平行交叉地平面的串?dāng)_分析

圖5.10中所示的電源和地的柵格方式，節(jié)約了印刷電路板的面積，但其代價(jià)卻是增加了互感。這種方法不需要單獨(dú)的電源的地層，你可以在同一層像連接電源和地一樣的連接普通信號(hào)。該方法適合于小規(guī)模的低速CMOS和普通TTL電路設(shè)計(jì)，但是對(duì)于高速邏輯電路，則不能提供充分的接地。

在地平面柵格設(shè)計(jì)圖中，在板子底層，地線(xiàn)水平分布，而電源走線(xiàn)則垂直分布在板子的頂層。在連接線(xiàn)的每個(gè)交叉點(diǎn)，通過(guò)一個(gè)旁路電容連接兩級(jí)線(xiàn)，從而形成一個(gè)平行交叉的圖案電流沿著地或電源接線(xiàn)平行地返回到源端。

這個(gè)系統(tǒng)中使用的旁路電容一定要非常好，因?yàn)橛行┓祷仉娏髟诹飨蝌?qū)動(dòng)門(mén)的途中要穿過(guò)多個(gè)旁路電容。

電源和地走線(xiàn)敞開(kāi)模式為在電源和地層上走其他的信號(hào)留下了大量的空間。在完成電源和地的連接之后，該板上的地層面的水平走線(xiàn)通道、電源層面的垂直走線(xiàn)通道仍保留，如果必須使用一個(gè)雙層板，這是一種不錯(cuò)的方法。

與此相關(guān)的另一種布局模型稱(chēng)為平行交叉地平面。

這個(gè)布線(xiàn)模型完全在一個(gè)層上，板子上覆蓋的線(xiàn)包括水平和重直的走線(xiàn)。平行交叉地平面方式只和地相連，該層沒(méi)有走其他信號(hào)。

平行交叉地平面有助于一個(gè)薄板上實(shí)現(xiàn)阻抗的傳輸結(jié)構(gòu)。有時(shí)候在一個(gè)薄的介質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)意的阻抗所需要的寬度往往因?yàn)樘鵁o(wú)法可靠地加工。

在這種情況下，地層就可以采用平行交叉地平面模型，增加串聯(lián)電感，減少旁路電容，從而提高線(xiàn)路在特性阻抗，除非走線(xiàn)以45度對(duì)著交叉方向，否則不要在平行交叉地平面上試著實(shí)現(xiàn)控制線(xiàn)路阻抗。只有當(dāng)平行線(xiàn)比上升沿的長(zhǎng)度小許多時(shí)，這種方法才能有效。

與完整地平面相比，電源和地的柵格及平行交叉地平面布局都在走線(xiàn)間引入了很大互感問(wèn)題是，互感這么大，電路還能正常工作嗎？

首先讓我們估計(jì)穿過(guò)一個(gè)平行交叉地平面上的單一走線(xiàn)的自身電感，這個(gè)估算同樣適用于一個(gè)電源和地的柵格布局。

其中，L=電感，NH
      X=平行線(xiàn)寬度，IN
      W=走線(xiàn)寬度，IN
      Y=走線(xiàn)長(zhǎng)度，IN

如果走線(xiàn)靠近一條平行交叉線(xiàn)，電感就稍少一些，如果平行交叉圖案和走線(xiàn)寬度接近或小于線(xiàn)寬，就幾乎沒(méi)有影響。

如果第二條走線(xiàn)與第一條走線(xiàn)很近，走在了相同平行交叉線(xiàn)間，兩條走線(xiàn)將會(huì)緊耦合，第二條走線(xiàn)與第一條走線(xiàn)的耦合電感LM，與上式中的L相同。

如果第二條走線(xiàn)偏移的距離D很合適，與第一條走線(xiàn)的互感則會(huì)減少，其分母和式類(lèi)似，但是用平行交叉線(xiàn)尺寸X代替H項(xiàng)。

使用“開(kāi)槽地平面的串?dāng)_”的計(jì)算公式，可以計(jì)算由自感和互感引起的上升時(shí)間化和串?dāng)_電壓。