CN1953641A - 利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构及其线路基板 - Google Patents

Abstract

一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，主要包括一类比信号线、一数字信号线、一类比信号参考平面以及一数字信号参考平面。其中，类比信号线与数字信号线的线宽相同。此外，类比信号与类比信号参考平面相隔的距离大于数字信号与数字信号参考平面相隔的距离。因此，信号传递时的阻抗特性不匹配的问题将可获得解决，以提高信号传输的品质。

Description

利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构及其线路基板

技术领域

本发明是涉及一种线路基板，尤其涉及一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构及其线路基板。

背景技术

主板(main board)可说是整部电脑的核心元件，其负责各元件彼此之间信号与数据的传递工作，例如是数字信号(digital signal)或是模拟信号(analogsignal)的传递工作。一般而言，电脑内部或电脑的间传输的信号即是由分离式状态(如高电压和低电压的位准)来呈现资讯的一种数字信号，而不是像模拟信号中所使用的连续变动信号。因此，当模拟信号由周边装置输入到处理器时，必须经由模拟/数字转换技术转换为数字型态的信号，以便于达到信号传输的目的。

此外，在线路布局方面，模拟信号所需的特性阻抗(characteristicimpedance)要高于数字信号所需的特性阻抗。然而，当模拟信号与数字信号共同存在同一主板时，位于同一层的模拟信号线与数字信号线共同使用同一参考平面，例如是电源平面(power plane)或接地平面(ground plane)，以作为模拟/数字信号传输时的电压参考电平，会产生下列的问题：数字信号的特性阻抗会偏高，造成特性阻抗不匹配(impedance dismatch)的问题，进而导致电磁波辐射干扰(EMI)的现象趋于严重。

现有解决特性阻抗不匹配的方法，乃是通过加大数字信号线的线宽或是缩小模拟信号线的线宽，来调整阻抗不匹配的问题。然而，数字信号线与模拟信号线位于同一层上，若加大数字信号线的线宽将使原来线路布局的间距改变，使布局密度减少。此外，若缩小模拟信号线的线宽则需使用较高精度的设备来制作，导致主板的生产成本太高。

发明内容

因此，本发明的目的就是在提供一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，用以调整数字信号与模拟信号所需的特性阻抗，以达特性阻抗匹配的目的。

为达上述目的，本发明提出一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，主要包括一模拟信号线、一数字信号线、一模拟信号参考平面以及一数字信号参考平面。其中，模拟信号线与数字信号线的线宽相同。此外，模拟信号与模拟信号参考平面相隔一第一距离，而数字信号与数字信号参考平面相隔一第二距离，且第二距离小于第一距离。

为达上述目的，本发明提出一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，主要包括一模拟信号线、一数字信号线、一模拟信号参考平面、一数字信号参考平面以及多个介电层。其中，模拟信号线与数字信号线的线宽相同。此外，模拟信号线与模拟信号参考平面相隔一第一距离，而数字信号线与数字信号参考平面相隔一第二距离，且第二距离小于第一距离。另外，介电层分别叠合于模拟信号线与模拟信号参考平面之间以及数字信号线与数字信号参考平面之间。

依照本发明的较佳实施例所述，上述的模拟信号线与数字信号线例如位于同一平面上或是不同平面上。

依照本发明的较佳实施例所述，上述的模拟信号参考平面例如是一电源平面或一接地平面。此外，数字信号参考平面例如是一电源平面或一接地平面。

本发明的数字/模拟信号线因分别采用不同的参考平面，作为数字/模拟信号传输时的电压参考电平。因此，现有同一层的数字/模拟信号因采用同一参考平面而造成特性阻抗不匹配的问题将可获得解决，以提高信号传输的品质。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能还明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出本发明一较佳实施例的一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构的剖面示意图。

图2示出本发明另一较佳实施例的一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构的剖面示意图。

图3示出本发明又一较佳实施例的一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构的剖面示意图。

具体实施方式

请参考图1，其示出本发明一较佳实施例的一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构的剖面示意图。以多层交替叠合的线路基板100的剖面为例，线路基板100的介电层102、104交替叠合于一线路结构110之间，以使信号线112、114与参考平面116、118的间相隔一适当距离。在本实施例中，线路结构110主要包括一模拟信号线112、一数字信号线114、一模拟信号参考平面116以及一数字信号参考平面118。其中，模拟信号线112例如用以传输经由周边装置(未示出)所输入的连续变动信号或经由数字/模拟转换技术所得到的连续变动信号。此外，数字信号线114例如用以传输经由处理器(未示出)所输出的分离式状态信号或经由模拟/数字转换技术所得到的分离式状态信号。

值得注意的是，在线路布局方面，模拟信号所需的特性阻抗(characteristicimpedance)要高于数字信号所需的特性阻抗。因此，在本实施例中，利用不同的参考平面来调整模拟/数字信号所需的特性阻抗。其中，模拟信号线112例如与数字信号线114位于同一平面上，且两者具有相同的线宽，以降低制程设备所需的成本。此外，模拟信号参考平面116与数字信号参考平面118例如分别位于模拟/数字信号线112、114的两侧，而模拟信号线112与模拟信号参考平面116相隔一第一距离D1，且数字信号线114与数字信号参考平面118相隔一第二距离D2。

由特性阻抗Z的等效近似公式可知，

$Z=\left(\frac{60}{\sqrt{E}}\right)\ln \left[\frac{4D}{0.67\mathrm{\πW}(0.8+T/W)}\right]$

在相同的线宽W与截面积下，一信号线与参考平面相隔的距离D愈大时，信号线的特性阻抗Z也随之增加。利用上述的关系，本实施例特别增加模拟信号线112与模拟信号参考平面116之间的距离(即第一距离D1)，或减少数字信号114与数字信号参考平面118之间的距离(即第二距离D2)，使得第一距离D1＞第二距离D2，进而调整模拟/数字信号所需的特性阻抗，以改善信号传输的品质。

经由上述方式调整之后所得到的特性阻抗Z，可使模拟信号所需的特性阻抗高于数字信号所需的特性阻抗。因此，可克服现有同一层的数字/模拟信号因采用同一参考平面而造成数字信号的特性阻抗偏高的问题，同时也不必刻意调整线宽，进而达到降低成本、容易布局以及减少电磁波辐射干扰的目的。

接着，请参考图2，其示出本发明另一较佳实施例的一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构的剖面示意图。同样以多层交替叠合的线路基板200的剖面为例，线路基板200的介电层202、204、206交替叠合于一线路结构210之间，以使信号线212、214之间或信号线212、214与参考平面216、218之间相隔一适当距离。在本实施例中，线路结构210主要包括一模拟信号线212、一数字信号线214、一模拟信号参考平面216以及一数字信号参考平面218。与上述实施例不同的是，模拟信号线212与数字信号线214位在不同平面上，且模拟信号线212与数字信号线214之间例如通过一介电层204相隔一适当距离。

同理可知，在相同的线宽W与截面积下，模拟信号线212与模拟信号参考平面216相隔的距离愈大时，模拟信号的特性阻抗Z也随之增加。利用上述的关系，本实施例特别增加模拟信号线212与模拟信号参考平面216之间的距离(即第一距离D1)，或减少数字信号214与数字信号参考平面218之间的距离(即第二距离D2)，使得第一距离D1＞第二距离D2，进而调整模拟/数字信号所需的特性阻抗，以改善信号传输的品质。因此，不必刻意调整模拟/数字信号线212、214的线宽，即可改善电磁波辐射干扰的目的。

接着，请参考图3，其示出本发明又一较佳实施例的一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构的剖面示意图。同样以多层交替叠合的线路基板300的剖面为例，线路基板300的介电层302、304、306交替叠合于一线路结构310之间，以使信号线312、314与参考平面316、318之间或参考平面316、318之间相隔一适当距离。在本实施例中，线路结构310主要包括一模拟信号线312、一数字信号线314、一模拟信号参考平面316以及一数字信号参考平面318。与上述二实施例不同的是，模拟信号线312与数字信号线314分别位于模拟信号参考平面316与数字信号参考平面318的两侧，且两参考平面316、318之间例如通过一介电层304相隔一适当距离。

同理可知，在相同的线宽W与截面积下，模拟信号线312与模拟信号参考平面316相隔的距离愈大时，模拟信号的特性阻抗Z也随之增加。利用上述的关系，本实施例特别增加模拟信号线312与模拟信号参考平面316之间的距离(即第一距离D1)，或减少数字信号线314与数字信号参考平面318之间的距离(即第二距离D2)，使得第一距离D1＞第二距离D2，进而调整模拟/数字信号所需的特性阻抗，以改善信号传输的品质。因此，不必刻意调整模拟/数字信号线312、314的线宽，即可改善电磁波辐射干扰的目的。

由上述三个实施例可知，本发明的数字/模拟信号线因分别采用不同的参考平面，作为数字/模拟信号传输时的电压参考电平。因此，现有同一层的数字/模拟信号因采用同一参考平面而造成数字信号的特性阻抗偏高的问题将可获得解决，同时不必刻意调整模拟/数字信号线的线宽，进而达到降低成本、容易布局以及减少电磁波辐射干扰的目的。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些改动与修饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (12)

1.一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，包括：

一类比信号线；

一数字信号线，与所述类比信号线的线宽相同；

一类比信号参考平面，与所述类比信号线相隔一第一距离；以及

一数字信号参考平面，与所述数字信号线相隔一第二距离，且所述第二距离小于所述第一距离。

2.如权利要求1所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，其特征在于，所述类比信号线与所述数字信号线位于同一平面上。

3.如权利要求1所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，其特征在于，所述类比信号线与所述数字信号线分别位于不同平面上。

4.如权利要求1所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，其特征在于，所述类比信号参考平面为一电源平面或一接地平面。

5.如权利要求1所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路结构，其特征在于，所述数字信号参考平面为一电源平面或一接地平面。

6.一种利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，包括：

一模拟信号线；

一数字信号线，与所述模拟信号线的线宽相同；

一模拟信号参考平面，与所述模拟信号线相隔一第一距离；

一数字信号参考平面，与所述数字信号线相隔一第二距离，且所述第二距离小于所述第一距离；

一第一介电层，叠合于所述模拟信号线与所述模拟信号参考平面之间；以及

一第二介电层，叠合于所述数字信号线与所述数字信号参考平面之间。

7.如权利要求6所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，其特征在于，所述模拟信号线与所述数字信号线位于同一平面上。

8.如权利要求6所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，其特征在于，所述模拟信号线与所述数字信号线分别位于不同平面上。

9.如权利要求8所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，还包括一第三介电层，叠合于所述模拟信号线与所述数字信号线之间。

10.如权利要求8所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，还包括一第三介电层，叠合于所述模拟信号参考平面与所述数字信号参考平面之间。

11.如权利要求6所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，其特征在于，所述模拟信号参考平面为一电源平面或一接地平面。

12.如权利要求6所述的利用不同参考平面调整特性阻抗的线路基板，其特征在于，所述数字信号参考平面为一电源平面或一接地平面。

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