CN101841969B - 差分信号线及差分信号线偏移量的补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种差分信号线偏移量的补偿方法，用于补偿一差分信号线中一第一传输线及一第二传输线间的偏移量，所述补偿方法包括以下步骤：计算信号在所述第一传输线的传输速度；测量所述第一传输线及第二传输线的长度；计算信号在所述第一传输线的传输时间；以信号在所述第一传输线及第二传输线的传输时间相等为条件，计算得到第一传输线与第二传输线的介电常数的对应关系；以及改变第一传输线或第二传输线的介电常数以符合所述对应关系。

Description

差分信号线及差分信号线偏移量的补偿方法

技术领域

本发明涉及一种差分信号线及差分信号线偏移量的补偿方法。

背景技术

一般而言，印刷电路板中的噪音为共模信号。为此，印刷电路板常利用一对极性相反的信号，即差分信号，如PCI-Express、SATA等，实现信号奇模传输，并在信号接收端使用差分放大器对差分信号放大以滤除共模噪声。差分信号的传输线一般由一对传输线组成。由于主机板设有各种位置需求的电子元件，使得现有差分信号线的两条传输线无法等长，使得差分信号无法同时到达接收端并极性相反状态（如图4a及5a所示）。为了保证差分信号同时到达接收端并保持极性相反状态，在差分信号传输的过程中，差分信号的传输线必须等长。传统的做法即是通过延迟布线法加长较短一方的长度以保证差分信号线等长。然而，人为操作延迟布线法并不能使得差分信号的传输线真正等长，从而造成信号传输的质量下降（如图4b及5b所示）。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种提高信号传输质量的差分信号线及差分信号线偏移量的补偿方法。

一种差分信号线偏移量的补偿方法，用于补偿一差分信号线中一第一传输线及一第二传输线间的偏移量，所述补偿方法包括以下步骤：

计算信号在所述第一传输线的传输速度；

测量所述第一传输线及第二传输线的长度；

计算信号在所述第一传输线的传输时间；

以信号在所述第一传输线及第二传输线的传输时间相等为条件,计算得到第一传输线与第二传输线的介电常数的对应关系；以及

通过在所述第一传输线及第二传输线的外层全部或局部涂覆不同介电常数的电介质以改变所述第一传输线及第二传输线的介电常数以符合所述对应关系，或通过在第一传输线全部涂有及在第二传输线局部涂有相同介电常数的一电介质来改变所述第一传输线及第二传输线的介电常数以符合所述对应关系。

一种差分信号线，包括一第一传输线及一第二传输线，其特征在于：所述第一传输线的介电常数为一第一介电常数、长度为一第一长度，所述第二传输线的介电常数为一第二介电常数、长度为一第二长度，且满足

其中，S1为所述第一传输线的长度，ε1为所述第一介电常数，S2为所述第二传输线的长度，ε2为所述第二介电常数，C为光速，所述第一传输线及第二传输线的外层全部或局部涂覆有不同介电常数的电介质使得所述第一传输线及第二传输线的介电常数符合所述关系，或第一传输线全部涂有及在第二传输线局部涂有相同介电常数的一电介质使得所述第一传输线及第二传输线的介电常数符合所述关系。

相较现有技术，所述印刷电路板及补偿方法通过所述第一电介质及第二电介质在所述第一传输线上的分布与在第二传输线的分布不同，使得所述第一传输线与第二传输线中信号的传输速度不同，以补偿因所述第二传输线与所述第一传输线长度不同所产生的传输时间差，保证差分信号同时到达接收端以维持差分信号的反相状态，提高信号传输的质量。

附图说明

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明差分信号线的较佳实施方式的示意图。

图2是沿图1中II-II线的剖面图。

图3是沿图1中III-III线的剖面图。

图4a是现有差分信号线传输的差分信号在接收端的相位差波形图。

图4b是使用延迟布线法的现有差分信号线传输的差分信号在接收端的相位差波形图。

图4c是本发明差分信号线传输的差分信号在接收端的相位差波形图。

图5a是现有差分信号线传输的差分信号在接收端的时域眼图。

图5b是使用延迟布线法的现有差分信号线传输的差分信号在接收端的时域眼图。

图5c是本发明现有差分信号线传输的差分信号在接收端的时域眼图。

图6是本发明差分信号线偏移量补偿方法的较佳实施方式的流程图。

图7是本发明差分信号线偏移量补偿方法的另一较佳实施方式的流程图。

具体实施方式

请参考图1、图2及图3，本发明差分信号线11是设置在一印刷电路板100上，其包括一第一传输线111及一第二传输线112，用于传输一对差分信号。所述第一传输线111及第二传输线112的长度分别为S1及S2，且S1<S2。

信号在传输线中的传输速度及传输时间分别由以下公式表示：

$V=\frac{C}{\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}}}---\left(1\right)$

$t=\frac{S}{V}---\left(2\right)$

其中V表示信号的传输速度，C表示光速，ε表示传输线的介电常数，t表示信号的传输时间，S表示传输线的长度。根据公式（1）及（2）得知，通过改变介电常数ε可相应地改变传输速度V，进而可改变传输时间t。

为了保证信号在所述第一传输线111及所述第二传输线112的传输时间t1及t2相等，本实施方式中，所述第一传输线111外表面全部涂有防焊漆30，其介电常数为ε1，信号在所述第一传输线111的传输速度为V1。所述第二传输线112的外表面仅局部涂有防焊漆30，涂有防焊漆30部分与未涂有防焊漆30部分的长度分别占所述第二传输线112长度S2的百分比x及y（即x=1-y），涂有防焊漆30部分的介电常数为ε1（与第一传输线111的介电常数ε1相同），未涂有防焊漆30部分的介电常数为ε2，信号在涂有防焊漆30部分的传输速度为V1（与信号在所述第一传输线111的传输速度V1相同）），信号在未涂有防焊漆30部分的传输速度为V2。图1中a处的剖面图（如图2所示）显示所述第一传输线111及第二传输线112的外表面均涂有防焊漆30。图1中b处的剖面图（如图3所示）显示仅所述第一传输线111的外表面涂有防焊漆30。根据公式（1）及（2），信号在所述第一传输线111及第二传输线112的传输时间t1及t2相等的条件下，可以得出以下公式：

$\frac{S1\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}1}}{C}=\frac{S2\&times;x\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}1}}{C}+\frac{S2\&times;y\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}2}}{C}---\left(3\right)$

其中，

为信号在所述第二传输线112涂有防焊漆30部分的传输时间，

为信号在所述第二传输线112未涂有防焊漆30部分的传输时间。

请参考图4a、4b及4c，可明显看到，图4c中本发明差分信号线11传输的差分信号在接收端的相位差为零，差分信号在接收端能精确保持反相状态，其效果明显好于图4a现有差分信号线及图4b使用延迟布线法的现有差分信号线。

请参考图5a、图5b及图5c，可明显看到，本发明差分信号线11传输的差分信号在接收端的时域眼图在-0.2至-0.1相对时间单位（Unit Interval）的区间内的效果明显好于图5a现有差分信号线及图5b使用延迟布线法的现有差分信号线。

本实施方式中，本发明差分信号线11通过在所述第一传输线111全部涂有防焊漆30减小信号的传输速度以延长信号在所述所述第一传输线的传输时间t1来使得差分信号经所述第一传输线111及第二传输线112后同时到达接收端。其他实施方式中，防焊漆30也可为其他不同种类的电介质。其他实施方式中，在所述第一传输线111及第二传输线112的外层局部或全部涂有不同种类的电介质亦可达到本发明的目的。此外，在第二传输线112不涂有电介质的情况下，仅在所述第一传输线111局部涂有电介质亦可达到本发明的目的。

请参考图6，本发明差分信号线偏移量的补偿方法，用于补偿所述第一传输线111及第二传输线112间的偏移量，其较佳实施方式的包括以下步骤：

步骤S61，通过在所述第一传输线111的外层涂有一防焊漆30以使得所述第一传输线111的介电常数为ε1。

步骤S62，测量所述第一传输线111及第二传输线112的长度S1及S2。

步骤S63，根据上述公式（1），计算信号在所述第一传输线111的传输速度v1。

步骤S64，根据上述公式（2），计算信号在所述第一传输线111的传输时间t1。

步骤S65，根据上述公式（3），计算所述第二传输线112上涂有焊漆30及未涂防焊漆30的长度占第二传输线112的长度S2的百分比x及y。

步骤S66，根据所述百分比x及y将防焊漆30涂于所述第二传输线112上。

请参考图7，本发明差分信号线偏移量的补偿方法，用于补偿所述第一传输线111及第二传输线112间的偏移量，其另一较佳实施方式的包括以下步骤：

步骤S71，测量所述第一传输线111及第二传输线112的长度S1及S2。

步骤S72，根据上述公式（1），计算信号在所述第二传输现线112的传输速度v2。

步骤S73，根据上述公式（2），计算信号在所述第二传输线112的传输时间t2。

步骤S74，根据上述公式（3），计算所述第一传输线111上涂有防焊漆30及未涂防焊漆30部分占第一传输线111的长度S1的百分比x及y。

步骤S75，根据所述长度百分比x及y，将防焊漆30涂于所述第一传输线111上。

所述差分信号线11及其偏移量的补偿方法通过在所述第一传输线111及第二传输线112上涂防焊漆30，以改变其介电常数，使得信号在所述第一传输线111与第二传输线112的传输速度不同，以补偿因所述第一传输线111与第二传输线112长度不同所产生的传输时间差，保证差分信号同时到达接收端以维持差分信号的反相状态，提高信号传输的质量。

需说明的是，以上实施方式仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种差分信号线偏移量的补偿方法，用于补偿一差分信号线中一第一传输线及一第二传输线间的偏移量，所述补偿方法包括以下步骤：

计算信号在所述第一传输线的传输速度；

测量所述第一传输线及第二传输线的长度；

计算信号在所述第一传输线的传输时间；

以信号在所述第一传输线及第二传输线的传输时间相等为条件,计算得到第一传输线与第二传输线的介电常数的对应关系；以及

通过在所述第一传输线及第二传输线的外层全部或局部涂覆不同介电常数的电介质以改变所述第一传输线及第二传输线的介电常数以符合所述对应关系，或通过在第一传输线全部涂有及在第二传输线局部涂有相同介电常数的一电介质来改变所述第一传输线及第二传输线的介电常数以符合所述对应关系。

2.如权利要求1所述的差分信号线偏移量的补偿方法，其特征在于：所述电介质为防焊漆。

3.如权利要求1所述的差分信号线偏移量的补偿方法，其特征在于：通过下述公式计算信号在所述第一传输线的传输时间：

其中V1为信号在所述第一传输线中的传输速度，C为光速，ε1为所述全部涂有所述电介质的第一传输线的介电常数，t1为所述信号在第一传输线中的传输时间，S1为所述第一传输线的长度。

4.如权利要求3所述的差分信号线偏移量的补偿方法，其特征在于：通过下述公式计算所述第二传输线上涂覆电介质及未涂覆电介质的长度：其中x为涂有所述电介质的部分占第二传输线长度的百分比，该部分的介电常数为ε1；y为未涂有所述电介质的部分占第二传输线长度的百分比，该部分的介电常数为ε2，S2为所述第二传输线的长度；x=1-y。

5.一种差分信号线，包括一第一传输线及一第二传输线，其特征在于：所述第一传输线的介电常数为一第一介电常数、长度为一第一长度，所述第二传输线的介电常数为一第二介电常数、长度为一第二长度，且满足关系

其中，S1为所述第一传输线的长度，ε1为所述第一介电常数，S2为所述第二传输线的长度，ε2为所述第二介电常数，C为光速，所述第一传输线及第二传输线的外层全部或局部涂覆有不同介电常数的电介质使得所述第一传输线及第二传输线的介电常数符合所述关系，或第一传输线全部涂有及在第二传输线局部涂有相同介电常数的一电介质使得所述第一传输线及第二传输线的介电常数符合所述关系。

6.如权利要求5所述的差分信号线，其特征在于：所述第二传输线的介电常数还包括一第三介电常数ε3，所述第二传输线的介电常数为所述第二介电常数ε2及第三介电常数ε3的百分比分别为x及y，其中x及y满足以下公式： $\frac{S1\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}1}}{C}=\frac{S2\&times;x\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}2}}{C}+\frac{S2\&times;y\sqrt{\mathrm{\&epsiv;}3}}{C}.$

7.如权利要求6所述的差分信号线，其特征在于：所述第一介电常数ε1与第三介电常数ε3相等。

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