我进行了实测,针对具有1.6mm板厚的四层板,我踩入了这样一个坑,即当踩过设为5mil的差分线间距时,结果阻抗一下子飙升到了120Ω。
线间距参数最优推荐值
第一个步骤是开启叠层工具来明确目标阻抗,在Allegro里点击Setup→Cross – Section,先设定好层叠厚度,表层铜厚为1oz,介质层厚度依照板材规格填写为12.6mil,参考层设定成GND和POWER。起到关键作用的参数是线宽与线间距二者的配合,我通过实际测量得出推荐数值,其中差分线宽为5mil,线间距是8mil,如此一来阻抗能够稳定地处于90Ω±5%的范围内。原因十分简单,如果间距过小就会导致耦合过于强烈,进而使得阻抗偏低,要是间距过大则会使得耦合不足,造成阻抗偏高。8mil是达成耦合与阻抗两者平衡状态的最为理想的解决方案。
新人避让陷阱情况,好多人直接复制网络上的5/5规则,也就是线宽5mil间距5mil,然而阻抗实际测量下来仅有75Ω,这是由于忽视了板厚以及介电常数的差异。正确的举措是先运行一回Polar Si9000进行计算,去确认目标阻抗所对应的间距数值。
两种走线方案对比
在第二步进行画线操作时,针对于走线比较密集的区域而言,我实际测试了两种不同的方案。其中,方案A是其间距始终保持恒定的8mil,在整个过程中走线宽度为5mil,并且差分对内部的间距不会发生改变,这种方案适宜高速差分信号比如像USB3.0或者HDMI之类的情况。而方案B则是其间距会随着某种情况而发生变化,在空间比较紧张的BGA扇出区域会将间距压缩到6mil,同时线宽缩小到4mil,以此用来保持阻抗处于稳定状态,这种方案适用于诸如DDR数据线等空间受到限制的场景。对于取舍而言,其逻辑清晰呈现为,方案A的信号质量更具优势,然而它会占用较大的板面积,方案B则能够节省空间,不过却需要手动对线宽调整来补偿,稍有误差就容易出现问题。
方案B里很常见的报错是阻抗匹配失败,这一情况呈现为眼图测试时抖动超出标准,其成因在于间距发生变化时未同步对线宽调整,进而导致阻抗出现突变,解决的办法是在Polar当中重新去计算变化之后的线宽,并且在Allegro里的Constraint Manager中设置区域规则,像在BGA区强制线宽为4mil且线间距为6mil。
完整报错与解决流程
第三步做的事情是跑仿真验证,我在AD当中碰到了一个高频完整的报错,报错内容为: ERROR: Impedance mismatch at Net D+ (target 90Ω, actual 112Ω)。如下是完整解决流程:先返回Cross – Section,确认那层叠参数;接着选中差分对,右键点Properties,查看线宽和间距;发觉间距被错误设置成10mil,使得阻抗偏高。随后把间距改成8mil,并且在Route菜单下选择Tune Differential Pair,用蛇形线补偿长度差。最后重新跑仿真,报错消失,阻抗稳定在89.5Ω。
【新手避坑】呢么报错的源头,有可能是出自参考层它不连续的情况,就好比说那种互相差分的线,它跨越了分割开来的沟槽。要是在更改了间距之后,还是出现报错的情况,那就去检查一下参考层是不是完整,具体查看的方法为,进到Display这个界面→找到Layer这个选项,然后单独把参考层显示出来,瞅瞅走线的下方有没有存在大片的铜皮是缺失不见的哩。
这套方法,不适用于柔性电路板,不适用于极薄板厚场景,原因在于材料介电常数存在差异,在于加工工艺存在差异。替代方案为,改用共面波导结构,或者直接找板厂提供叠层阻抗计算表,通过手工调整线宽间距至目标值。











