Дифференциальная передача сигналов является распространенным методом обеспечения высокой помехоустойчивости критических сигналов в высокоскоростных цифровых системах на печатных платах. Дорожки печатной платы, по которым передаются дифференциальные сигналы, часто представляют собой связанные микрополосковые линии, причем дорожки расположены между двумя опорными плоскостями (Рисунок 1). Полосковые линии востребованы, поскольку они обеспечивают хорошую защиту от электромагнитных помех и электростатических разрядов, а также позволяют в процессе производства строго контролировать допуски на геометрические размеры.
 |
|
| Рисунок 1. | PSpice может моделировать связанные микрополосковые линии для определения импеданса и задержки распространения. |
К сожалению, в PSpice не имеется описываемой геометрическими параметрами модели связанных полосковых линий, передающих дифференциальные сигналы. В результате для моделирования дифференциальной полосковой линии нужно использовать PSpice модель длинной линии (TIine) с параметрами (L, C, Lm, Cm), полученными с помощью программы расчета двумерных распределений поля. В Листинге 1 показана подсхема PSpice, которая представляет модель двух не имеющих потерь полосковых линий, разведенных дифференциально, как показано на Рисунке 1.
Листинг 1. PSpice модель дифференциальной полосковой линии
SUBCKT diff_stripline al a2 bl b2 params: W=lu D=lu T=lu L=lu P=1 kc=l
+ er=4.6LEN=l
.func Pi() (4*atan(l)}
.func A(x) {1+log(1+1/tanh(Pi()*D/(4*x+2*T)))/log(2)}
.func C(x) {2*log(2+T/(2*x))-(T/(2*x+T))*log(T*(4*x+T)/(4*x**2))}
.func Zl(x) {60*Pi()*x/((sqrt(kc*er))*(W+(2*x+T)*C(x)*A(x)/(2*Pi())))}
T_T1 al 0 bl 0
+Z0={2*Z1(L)*Z1(P-T)/(Z1(L)+Z1(P-T))}
+TD={(sqrt(er)/3.0e8)*LEN}
T_T2 a2 0 b2 0
+Z0={2*Z1I(L)*Z1(P-T)/(Z1(L)+Z1(P-T))}
+TD={(sqrt(er)/3.0e8)*LEN}
.ENDS diff_stripline
Эту подсхему можно использовать как для анализа переходных процессов, так и для частотного анализа. Входными параметрами модели являются геометрические размеры полосковых линий в метрах; относительная диэлектрическая проницаемость окружающей материала подложки εr, длина трассы в метрах и поправочный коэффициент kc [1]. Модель вычисляет импеданс при нечетном возбуждении каждой полосковой линии (другими словами, импеданс одной полосковой линии, когда две полосковые линии передают дифференциальные сигналы) с максимальной погрешностью от 5 до 6%. Модель также рассчитывает задержку распространения. Нечетный импеданс каждой линии представляет собой параллельную комбинацию двух нечетных импедансов, рассчитанных относительно каждой опорной плоскости. Эмпирически определяемый поправочный коэффициент kc учитывает несовершенство формул в модели при определении нечетного импеданса каждой линии. Поправочный коэффициент зависит от материала печатной платы и ее поставщика.
