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专家说书:等长与SERDES(二)

“s-parameter is all”,小陈同学对这句话一直深信不疑。作为一个万能的S参数,当然是可以描述前面这种差模到共模的转换的,这就是混模S参数中的SCD。对这个参数迷糊的朋友不要担心,作为“S-parameter is all”的忠实拥趸,小陈肯定会跟大家唠嗑唠嗑S参数的。我们需要知道的是,差分信号通过一个信道,我们当然是希望其转化为共模能量的部分越少越好,所以SCD这个参数与回损一样,是越小越好的。

让我们用无损线来研究一下等长对于SCD这个参数的影响。首先当然是完全等长的两根线:

SCD

可以看到,由于是无损线,能量完全以差分的形式传过去了。如果两线之间长度相差2mil呢?

SCD

在10GHz处,0.001dB的差分能量损耗掉了,变成了差不多-40dB(1%)的共模能量。在看S参数的时候,最好是能在脑海中同时浮现出一个信号的频谱。10Gbps的信号主要频谱分量集中在5GHz之前,在这幅图中可以看到,5GHz之前大部分的SCD21是在-60dB到-50dB之间,也就是说,在实际传输信号时,一个10Gbps的信号在通过该通道时大概会有3‰的差分能量变成共模能量。如果两线之间的长度相差10mil呢?

SCD

在10GHz处,0.014dB的差分能量被损耗掉了,变成了-25dB(约5%)的共模能量。知道了这个数值之后,我们再来看看通常良好加工的完全等长的走线是个什么样的情况:SCD

可以看到,由于材料特性以及一些加工因素,在超过2GHz的频率分量大部分都有-30dB到-40dB的能量被转换为共模分量了,换算成百分比的话大约是1-3%,这几乎是不可避免的。而且在一些信号协议中对通道的SCD21有明确的要求,像SAS3(12Gbps)的协议中就要求SCD21<-18dB。好了,看过了协议要求的数据,看过了正常加工的结果,我们不难得出一个结论:差分线N与P之间±2mil的等长控制,对于一个10Gbps甚至更高速率的信号来说,也是足够了的,由他所引起的模态转换,信号几乎就感受不到。那些要求N与P±0.5mil等长的工程师们,你们也是够了。

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