CN103873392B - 可减少差分信号回波损耗的电路板及电子装置 - Google Patents

可减少差分信号回波损耗的电路板及电子装置 Download PDF

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Abstract

一种电路板，包括发射端电子元件、接收端电子元件、传输线以及电容单元。该发射端电子元件通过该传输线传输差分信号至接收端电子元件。该电容单元距离该接收端电子元件的距离为一预定距离S，该预定距离S=V×（nUI‑(C1+C2)×Zo/2）/2；其中，V为传输线速度，C1为接收端电子元件的等效电容值，C2为该电容单元的电容值，Zo为传输线阻抗，UI为差分信号的周期的一半，n为大于等于0.5且小于等于1.5的数值。本发明还提供一种包括该电路板的电子装置。本发明的电路板及电子装置，可根据差分信号的频率等参数增加与该接收端电子元件相隔预定距离的电容单元，可有效的降低回波损耗。

Description

可减少差分信号回波损耗的电路板及电子装置
技术领域
本发明涉及一种电路板，特别涉及一种可减少差分信号回波损耗的电路板及具有该电路板的电子装置。
背景技术
众所周知，电路板已经成为电子装置，例如电脑、手机等不可缺少的部分。通常电子装置的电子元件，例如音频编解码芯片、处理芯片等均集成在电路板上。通常该些电路板上的电子元件相互的数据传输形式为差分信号形式。在一般的电路板中，发射端电子元件通过传输线传输差分信号给接收端电子元件。通常情况下，接收端电子元件包括一等效电容，会产生反射信号而产生回波损耗。而在电路板布线过程中，经常会由于设计需要，传输线需要布电路板的不同层上，因此，传输线需要借用过孔来达到换层的目的，该过孔呈现容性，同样也会反射信号造成回波损耗。
发明内容
本发明提供一种可减少差分信号回波损耗的电路板及电子装置，能够有效减少差分信号的回波损耗。
一种电路板，包括发射端电子元件、接收端电子元件以及传输线，其中该传输线包括正信号传输线及负信号传输线，该发射端电子元件通过该传输线传输差分信号至接收端电子元件，其中，该电路板还包括电容单元。该电容单元距离该接收端电子元件的距离为一预定距离S，该预定距离S=V×（nUI-(C1+C2)×Zo/2）/2；其中，V为传输线速度，C1为接收端电子元件的等效电容值，C2为该电容单元的电容值，Zo为传输线阻抗，UI为差分信号的周期的一半，n为大于等于0.5且小于等于1.5的数值。
一种电子装置，包括电路板，该电路板包括发射端电子元件、接收端电子元件以及传输线，其中该传输线包括正信号传输线及负信号传输线，该发射端电子元件通过该传输线传输差分信号至接收端电子元件，其中，该电路板还包括电容单元。该电容单元距离该接收端电子元件的距离为一预定距离S，该预定距离S=V×（nUI-(C1+C2)×Zo/2）/2；其中，V为传输线速度，C1为接收端电子元件的等效电容值，C2为该电容单元的电容值，Zo为传输线阻抗，UI为差分信号的周期的一半，n为大于等于0.5且小于等于1.5的数值。
本发明的电路板及电子装置，可根据差分信号的频率等参数增加与该接收端电子元件相隔预定距离的电容单元，可有效的降低回波损耗。
附图说明
图1为本发明第一实施方式中具有减少差分信号回波损耗效果的电路板的等效电路图。
图2为本发明第二实施方式中具有减少差分信号回波损耗效果的电路板的等效电路图。
图3为本发明一实施方式中差分信号的回波损耗曲线示意图。
图4为本发明一实施方式中具有电路板的电子装置的模块示意图。
主要元件符号说明
电子装置 100
电路板 1
传输线 102
发射端电子元件 10
接收端电子元件 20
电容单元 30
正信号传输线 PL
负信号传输线 NL
过孔 TK
等效电容 C1、C3
电容 C2
回波损耗 S11、S11’
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明第一实施方式中可减少差分信号回波损耗的电路板的等效电路图。该电路板1包括发射端电子元件10、接收端电子元件20、传输线102以及电容单元30，其中该传输线102包括正信号传输线PL以及负信号传输线NL。该发射端电子元件10通过该传输线102传输差分信号至接收端电子元件20。其中，该发射端电子元件10以及接收端电子元件20可为处理器、存储器等电子元件。
该接收端电子元件20等效为一等效电容C1，该电容单元30与该接收端电子元件20的距离为一预定距离S。其中，该预定距离S=V×（nUI-(C1+C2)×Zo/2）/2。其中，V为传输线速度，C1为等效电容C1的电容值、C2为该电容单元30的电容值，Zo为传输线阻抗，UI为差分信号的周期的一半，0.5≤n≤1.5。较佳的，n=1。
通过该电容单元30，使得发射端电子元件10发射的差分信号遇到该电容单元30反射回来的信号与遇到接收端电子元件20等效的等效电容C1时所反射回来的信号的相位相差180度，从而使得大部分反射信号相互抵消，从而减小该回波损耗。其中，根据传输线速度V、电容值C1、C2、传输线阻抗Zo以及差分信号周期等参数的不同，该预定距离S也不同。由于电路板1在设计中，所采用的传输线102以及所传输的差分信号均为已知可测量的值，从而，可根据该些参数以及该公式：S=V×（nUI-(C1+C2)×Zo/2）/2，方便地得出该预定距离S。
如图1所示，在第一实施方式中，该电路板1的传输线102布在同一电路层上，无需通过过孔换层。该电容单元30包括电容C2，该电容C的电容值即为C2，该电容C2连接于传输线102的正信号传输线PL以及负信号传输线NL之间且电容C2距离该接收端电子元件20预定距离S。其中，该电容C2距离该接收端电子元件20的预定距离S根据前述的公式S=V×（nUI-(C1+C2)×Zo/2）/2得出。具体的，得到该电容C2的电容值C2，然后分别确定该传输线速度V、传输线阻抗Zo、差分信号周期的一半UI以及接收端元件的等效电容C1，则可得出该预定距离S。
请参阅图2，在第二实施方式中，该电路板1的传输线102为布在不同层上的传输线，传输线102的正信号传输线PL以及负信号传输线NL分别需要通过一过孔TK换层。在本实施方式中，该电容单元30’包括两个过孔TK，该两个过孔TK分别位于传输线102的正信号传输线PL以及负信号传输线NL的线路中。通常，该两个过孔TK均相当于一电容值相等的等效电容C3。具体的，如图2所示，位于正信号传输线PL线路中的过孔TK相当于一连接于正信号传输线PL以及地之间的等效电容C3，位于负信号传输线NL线路中的过孔TK也相当于连接于负信号传输线NL以及地之间的等效电容C3。
其中，该两个过孔TK的等效电容C3的电容值之和等于该电容单元30’的电容值C2。该两个过孔TK与该接收端元件20的预定距离S同样满足公式S=V×（nUI-(C1+C2)×Zo/2）/2。其中，通过确定位于传输线102的正信号传输线PL的线路中的过孔TK以及位于负信号传输线NL的线路中的过孔TK的电容值而得到该电容单元30’的电容值C2，即计算两个等效电容C3的电容值之和得到该电容单元30’的电容值C2，然后分别确定该传输线速度V、传输线阻抗Zo、差分信号周期的一半UI以及接收端元件的等效电容C1，则可得出该预定距离S。
在本实施方式中，该电容单元30为将原过孔TK挪至距离该接收端电子元件20预定距离S处。
其中，在本发明中，该预定距离S指平行于电路板1平面的平面直线距离。其中，该两个过孔TK分别位于传输线102的正信号传输线PL以及负信号传输线NL的线路中是指：传输线102的正信号传输线PL在电路板1上的一层布线后与其中一个过孔TK的一端连接，而过孔TK的另一端与位于另一层上的正信号传输线PL连接；同样，负信号传输线PL在电路板1上的一层布线后与另一个过孔TK的一端连接，而该另一个过孔TK的另一端与位于另一层上的负信号传输线PL连接。
请一并参阅图3，为未具有电容单元30的电路板的发射端元件发送的差分信号的回波损耗S11以及具有电容单元30的电路板1的发射端元件10的差分信号的回波损耗S11’的对比示意图。其中，图3中，横坐标为差分信号的频率，纵坐标为回波损耗分贝值。在本实施方式中，差分信号的频率为2.5GHZ，则UI为200皮秒。从图3中可以看出，对于频率为2.5GHZ的差分信号，增加了距离该接收端元件20预定距离S的电容单元30后，差分信号的回波损耗有一个较大程度的降低。而此时，由于电容单元30与该接收端元件20所间隔的预定距离S并非其他频率的差分信号所适合的值，因此，从图3中可看出，当在预定距离S处增加了与频率为2.5GHZ的差分信号匹配的电容单元30后，当差分信号的频率改变时，例如变为0.5GHZ时，需要重新计算预定距离S，否则回波损耗并不一定会降低。
显然，如前所述，根据差分信号频率的不同，UI对应的时间也会不同，从而该预定距离也不同，对于不同的差分信号频率，根据如前所述的计算公式得出该预定距离后，并在该预定距离增加该电容结构后，具有相应频率的差分信号的回波损耗将有一个很大的降低。
请一并参阅图4，为具有该电路板1的电子装置100的模块示意图。该电子装置100包括如图1或图2所示的电路板1。显然，该电子装置100还包括其他电路元件，例如处理器、存储器等。
其中，该电子装置100可为桌面型电脑、笔记本电脑、平板电脑等电脑，也可以为电子相框、电子书、手机、数码相机等电子装置。
本发明的电路板及电子装置，可根据差分信号的频率等参数增加间隔该接收端电子元件20预定距离S的电容单元30，可有效的降低回波损耗。

Claims (9)

1.一种可减少差分信号回波损耗的电路板，包括发射端电子元件、接收端电子元件以及传输线，其中该传输线包括正信号传输线及负信号传输线，该发射端电子元件通过该传输线传输差分信号至接收端电子元件，其特征在于，该电路板还包括电容单元；
其中，该电容单元与该接收端电子元件的距离为一预定距离S，该预定距离S＝V×(nUI-(C1+C2)×Zo/2)/2；其中，V为传输线速度，C1为接收端电子元件的等效电容值，C2为该电容单元的电容值，Zo为传输线阻抗，UI为差分信号的周期的一半，n为大于等于0.5且小于等于1.5的数值。
2.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该电容单元包括一电容，该电容的电容值即为电容单元的电容值，该电容连接于传输线的正信号传输线以及负信号传输线之间且该电容与该接收端电子元件的距离为该预定距离。
3.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，该电容单元包括两个过孔，该两个过孔分别位于传输线的正信号传输线的线路中以及负信号传输线的线路中；该两个过孔分别等效为一等效电容，该两个等效电容的电容值之和等于该电容单元的电容值；该两个过孔与该接收端元件的距离为该预定距离。
4.如权利要求1所述的电路板，其特征在于，n等于1。
5.一种电子装置，包括处理器及电路板，该电路板包括包括发射端电子元件、接收端电子元件以及传输线，其中该传输线包括正信号传输线及负信号传输线，该发射端电子元件通过该传输线传输差分信号至接收端电子元件，其特征在于，该电路板还包括电容单元；
其中，该电容单元距离该接收端电子元件的距离为一预定距离S，该预定距离S＝V×(nUI-(C1+C2)×Zo/2)/2；其中，V为传输线速度，C1为接收端电子元件的等效电容值，C2为该电容单元的电容值，Zo为传输线阻抗，UI为差分信号的周期的一半，n为大于等于0.5且小于等于1.5的数值。
6.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该电容单元包括一电容，该电容的电容值即为电容单元的电容值，该电容连接于传输线的正信号传输线以及负信号传输线之间且该电容与该接收端电子元件的距离为该预定距离。
7.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该电容单元包括两个过孔，该两个过孔分别位于传输线的正信号传输线的线路中以及负信号传输线的线路中；该两个过孔分别等效为一等效电容，该两个等效电容的电容值之和等于该电容单元的电容值；该两个过孔与该接收端元件的距离为该预定距离。
8.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，n等于1。
9.如权利要求5所述的电子装置，其特征在于，该电子装置为电脑、电子书、电子相框、数码相机以及手机中的一种。
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