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Layout工程师的强迫症：绕线方式的坑资料下载
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2021-03-31
王毅山
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从小学二年级开始我们就学习了如何判断一个人有没有强迫症，比如看见一个程序猿不管是打字还是写代码，括号总是一对一起敲，那他肯定是个强迫症患者。对于Layout工程师来说有没有强迫症，就看等长绕得怎么样。
比如下面这位同学，深得等长精髓：
5mil从来不是问题���0mil只是时间问题。
不可否认对于很多工程师来说，绕等长也是画板的乐趣之一。也一直流传着这样一句话：没有绕不出来的等长，只是你不想加班。
那么把等长误差做到5mil，2mil甚至1mil就可以不加班了吗？
想什么呢，不加班怎么有鸡腿吃。
对于等长来说，从来都不在乎这几个mil误差，1PS的时间信号就能传输大约6mil，想想你的系统真的缺这1ps吗？
既然不缺，那么等长的目的是什么呢？
等长从来都不是目的，等延时才是目的。
接收端并不关心这些信号经历了多少微带线，走过了多少带状线，翻过了多少过孔，又在连接器上浪费了多少时间。它只关心，这个信号和它的小伙伴出现在家门口的时候是不是整整齐齐。
既然如此那各种规则中等长误差5mil，25mil这些的规则的由来是什么？
之所以制定这些规则，是因为长度这个概念更容易被接受。如果规则给出的约束是5ps，实际操作者不清楚信号的传播速度就会一脸懵逼，而给出30mil这个直观概念，大家一下都清楚了。虽然不科学，但可行。
道理都懂了，但是这里面还是有一些坑，接下来我们将用至少三期的内容来介绍如何科学绕等长，科学避免加班改板子。
这一期先来看第一个坑：绕线方式
常见的绕线方式有Accordion，Trombone以及Sawtooh。俗话说不会做木工的音乐家一定不是一个优秀的EDA软件的工程师。Cadence的工程师自认为自己是优秀的，因此这几种绕线方式分别命名为手风琴、长号、锯齿。当然我们更习惯的称呼有长城、大波浪、小波浪等等......
锯齿的绕线方式，通常适用于细微的调整，因此主要分析手风琴和长号（文艺一下）这两种方式。
这次试验的DEMO板，一共画了4条走线，第一条走线的等长GAP设置得特别大，约等于没有绕等长；第二个等长方式是长号；第三个是GAP间距正常的手风琴；第四个是GAP间距较小的手风琴。
4组实验，走线长度完全相等，公平公正。
我们要分析4个信号是否同时到达接收端，因此我们需要发送端、接收端、以及无源通道。既然需要无源通道，那么老规矩，提取S参数吧。
简单点，这次我们用SIWAVE，快速仿真抽取4条走线的S参数。
将S参数导出保存，现在我们开始分析。搭建分析威廉希尔官方网站
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的原理是通过信号源同时输出阶跃信号，然后检查信号在接收端达到某个电压幅值时的时间，以此来判断信号是否同时到达。
一切就绪，仿真：
结果就非常的interesting了，虽然四个走线长度完全相同，但是它们到达末端的时间却完全不一致。我们的冠军和最后一名的差距达到了21.7PS，按照1PS大约6mil换算下来，实际等长误差约达到了130mil，这可比苦心积虑绕线去纠结几个十来个Mil大多了。
进一步分析结果，信号最早到达的是我们GAP小间距手风琴，其次是正常GAP间距的手风琴，再者是长号，最后是我们的正常走线。
结果已经清晰了。而造成这个结果的罪魁祸首，就是自耦合。
当信号在蛇形线上传输的时候，信号还在传输线的这一头，但能量已经有一部分耦合到了平行线的另一头，于是当这个信号和自耦合叠加在一起，信号就提前到达。
GAP间距越小耦合也就越严重，信号自然到的更早。
如果要避免这种现象的产生，让等长真正等长，可以通过减小波浪的数量以及增加波浪的GAP间距来进行优化。
这是第一个坑，坑还有很多，下期我们接着分析。
本文转载自： PCB设计与信号完整性仿真（作者：十四岁的十四 ）
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(mbbeetchina)
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