嘉立创EDA-差分对设计

1 差分对阻抗计算

可以参考这篇文章，了解不同的高速总线阻抗的大小。

嘉立创有一个自己的阻抗计算软件，在线的。
根据设计内存厚度，层数，计算差分阻抗。 共面阻抗合适两层板。

2 差分对规则设计

根据第一步计算出来线宽和线距设计差分阻抗

3 等长调节设置

3.1 振幅

振幅是蛇形走线的波峰和波谷之间的距离（相当于波形的高度）

3.1.2 设置原则

避免串扰：

振幅（H）应足够大，以确保蛇形的相邻段之间的电气耦合最小。
通常，振幅至少为走线宽度的 3倍 或更多。

3.1.2 信号完整性：

振幅过大会增加寄生电感，可能影响阻抗一致性。
振幅过小会导致蛇形段之间的耦合增强，从而引发信号串扰。

3.2 间距（Pitch）设置

间距是指蛇形走线中相邻波峰或波谷的水平距离（即波长）。

3.2.1 设置原则

间距决定走线的总路径长度，可以根据延迟补偿需求计算出间距

3.2.2 避免串扰：

间距不能过小，否则信号路径的回流可能受到干扰，增加串扰风险。
推荐间距为振幅的2倍或更多：

4 等长调节种类

4.1 等长调节

定义：等长调节是指确保电路中所有信号线的长度相等，或者至少在可接受的误差范围内。

目的：目的是为了减少信号传播延迟的差异，降低信号反射和串扰，提高信号完整性。

应用：适用于各种电路设计，尤其是高速信号传输、高频电路等。

调节方法：

使用PCB设计软件中的等长调节工具。
手动测量和调整信号线的长度。
使用蛇形走线、等长框等技巧。

4.2 差分对等长调节

差分对等长调节
定义：差分对等长调节是指确保一对差分信号线（通常由两根平行的导线组成）的长度完全相同。

目的：主要目的是为了保持差分信号对的对称性，确保两个信号在传输过程中保持相同的传播延迟，从而减少共模干扰，提高信号的抗干扰能力。

应用：广泛应用于高速数字电路、通信系统、射频电路等领域。

调节方法：

使用PCB设计软件中的差分对工具进行自动调节。
手动调整布线，确保两根导线的长度一致。
使用蛇形走线或其他技巧来补偿长度差异。

5 优化

5.1 优化方法

仿真工具辅助：
使用高速信号仿真工具（如HyperLynx、ADS）测试不同波形对信号性能的影响。

5.2 迭代设计：

在初始选择后，根据仿真和制造商反馈调整参数。

6 常见天线

对于FR-4材料，2.4GHz频率下的天线设计，以下是一些具体的设计参数的参考：

线宽（Trace Width）
目标阻抗：50Ω

介电常数（ε_r）：FR-4的介电常数通常在4.3到4.7之间，取中间值4.5作为参考。

线宽计算公式：W = (ε_r * 1.0 / 50) * (λ / 2π)

其中，λ是工作频率下的波长，对于2.4GHz，λ ≈ 125mm。

代入公式计算得到：
W ≈ (4.5 * 1.0 / 50) * (125 / 2π) ≈ 0.89mm

因此，线宽大约在0.8mm到1.0mm之间是合理的。

线长（Trace Length）
目标：1/10到1/4个工作波长

工作波长（λ）：对于2.4GHz，λ ≈ 125mm

因此，线长大约在12.5mm到31.25mm之间。

其他参数
间距：线与线之间的间距应大于线宽，以减少串扰。通常至少是线宽的两倍。
接地平面：天线下方需要有足够的接地平面来提高天线的性能。
仿真：使用电磁仿真软件进行仿真，以优化设计并确保阻抗匹配和性能。