傳輸路徑上的不連續(xù)性使信號遭受到破壞。具有快速上升時間的信號與緩慢上升時間的信號相比，其破壞性更大。因而，高速電路板的設(shè)計需要仔細(xì)的規(guī)劃來避免與不連續(xù)性相關(guān)的問題。本章就與傳輸路徑相關(guān)的感性和容性不連續(xù)進(jìn)行討論。
1.1 感性不連續(xù)
圖9為兩個不同的SMA連接器的TDR電壓圖，SMA連接器的一邊為50Ω，另一邊為58Ω。由于在該區(qū)域電感的增加而導(dǎo)致曲線上升。
上一章“時間域反射計”討論了TDR電壓圖以及如何計算圖9所示的不連續(xù)點(diǎn)的電感值。
圖9中的兩條曲線顯示了由于SMA連接器而產(chǎn)生的兩個不同的不連續(xù)性。具有更高峰值的曲線表示連接器具有更大的感性不連續(xù)（3.8nH），具有更低峰值的曲線表示連接器具有更小的感性不連續(xù)（2.6nH）。你可以利用該圖來計算這兩條曲線的不連續(xù)點(diǎn)的電感。
圖9 SMA連接器的阻抗曲線
圖9中通過兩個SMA連接器傳輸?shù)男盘査俾蕿?.125Gbps，信號的上升時間大約為70ps。
圖10為當(dāng)信號通過低電感SMA連接器時的開眼圖（eye-opening）。開眼大小為336mV，抖動時間為20ps。
圖10 低電感SMA連接器的開眼圖以及它的放大視圖
從放大視圖（圖10）中可以更方便地讀出抖動時間，抖動的峰峰值大約為20ps。
圖11為相同信號的開眼圖，但這次該信號通過帶3.8nH感性不連續(xù)的SMA連接器。開眼大小大約為332mV。比較這兩個圖可知，圖11中的抖動更大。
從放大視圖（圖11）中可以更方便地讀出抖動時間，抖動的峰峰值大約為24ps。
圖11 高電感SMA連接器的開眼圖及其放大視圖
當(dāng)使用了錯誤的連接器類型或傳輸路徑中含有其它形式的感性不連續(xù)時，抖動時間變長，開眼變小。對于具有快速上升時間的信號來說，抖動時間的增加是非常嚴(yán)重的問題。當(dāng)信號更加不規(guī)則時，抖動也更顯著。
1.2 容性不連續(xù)
本節(jié)我們討論容性不連續(xù)的影響，在傳輸路徑上引入元件時通常會發(fā)生這種情況。
圖12中的兩個連接器為容性負(fù)載，一個作為小的容性不連續(xù)，另一個為更大的容性不連續(xù)。負(fù)載的電容量可以利用下面的等式來計算：
ρ＝RC=（Z0C/2）
計算容性負(fù)載的詳細(xì)信息，請參考“時間域反射計”。
3.125Gbps信號（PRBS形式）通過圖12中帶小電容的第一個連接器，從另一端可以觀察到開眼大小和抖動。
圖12 小容性和大容性負(fù)載連接器，顯示容性不連續(xù)的影響
圖13為引入1.2pF不連續(xù)的連接器開眼圖。開眼大小為330mV。其放大視圖顯示抖動峰峰值大約為27ps。
圖13 小電容連接器開眼圖及其放大視圖
3.125Gbps信號以PRBS形式發(fā)送并通過圖12中帶大電容的第二個連接器，從另一端可以觀察到開眼大小和抖動。
圖14為信號通過帶2.9pF電容的SMA連接器的開眼圖。開眼大小大約為280mV。其放大視圖顯示抖動峰峰值為43ps。
圖14 大電容連接器的開眼圖及其放大視圖
任何時候應(yīng)該避免在傳輸路徑上添加連接器和元件。但如果必需接連接器，那么選擇能夠在傳輸路徑上產(chǎn)生最小的電感和/或電容不連續(xù)性的連接器。當(dāng)發(fā)射現(xiàn)象在通過2.9pF和1.2pF變得非常嚴(yán)重時，抖動和振幅會影響3.125Gbps信號。開眼圖顯示振幅差值為50mV，其放大視圖顯示抖動峰峰值為16ps。
1.3 與傳輸路徑相關(guān)的不連續(xù)
在這里我們將論述一些與傳輸路徑相關(guān)的不連續(xù)，包括：
l 過孔
l 直角走線
1.3.1 過孔
在布線時應(yīng)盡可能避免過孔和電路板層的改變。因為過孔將使邊沿變慢，引起反射。過孔具有感性和容性，但容性占主導(dǎo)地位。如果在設(shè)計中使用差分信號，就需要有過孔。而為了確保真實信號和補(bǔ)充信號經(jīng)歷相同的不連續(xù)性，對于差分對中的每個信號，過孔必須具有相同的配置。這樣，過孔引入的不連續(xù)在信號上的任何變化都處于共模狀態(tài)。差分模式的不連續(xù)性在動態(tài)范圍上將減小。
與過孔相比，盲孔更貴，更小，不連續(xù)性也更低。盲孔不完全穿透PCB，它是為減小過孔的不連續(xù)性而設(shè)計的。在使用過孔時為獲得更好的性能，可以在傳輸線上串聯(lián)使用過孔。未使用的過孔部分就好像是一個容性stub。
圖15為一個18層的電路板。層1，3和16是信號層，將線從層1布到層16，而不通過層3。如果你將線停在層3，則未使用的過孔部分就好像是一個容性stub。
圖15 帶stub的18層電路板
當(dāng)電路板設(shè)計具有以下特性時，過孔上的容性stub的影響會更顯著：
l 信號速度更高
l 電路板更厚
l 不必要的過孔焊盤（via pads）
對于3.125Gbps信號，93mil厚的電路板與具有相同頻率的200mil厚的電路板相比，帶有的容性stub的影響更小。因而，過孔影響過厚的電路板的信號完整性（速率為3.125Gbps）。
如果可以，應(yīng)避免過孔和過孔stub，并移除過孔上所有不必要的焊盤，因為焊盤會在相互間產(chǎn)生平行的板極電容。在設(shè)計一個100mil厚度的電路板時，對于3.125Gbps的信號，鉆孔時不需要使用平頭鉆（counter-bore），但對于超過100mil厚度的電路板，最好是使用平頭鉆。
傳輸線上的電流流動會產(chǎn)生磁場。磁通線（flux line）在參考結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一個返回電流。當(dāng)傳輸線面對參考平面達(dá)最寬時，大部分返回電流在傳輸線的下面，參考平面的趨膚深度（skin depth）平面上傳輸。
趨膚深度由下列公式計算：
趨膚深度=1/
這里：
f為頻率
為空氣的磁導(dǎo)率
為相對磁導(dǎo)率
σ為χoνδυχτιωιτψo(hù)Φματεριаλ
你可以利用下列公式計算參考平面上任意點(diǎn)x的電流密度：
Ix＝
Ix為x點(diǎn)的電流密度
I0為趨膚深度上的電流密度
x為到平面的距離
d0為趨膚深度
在進(jìn)行PCB設(shè)計時應(yīng)該提供一個良好的返回電流路徑。圖16為一對差分信號（紅色和綠色結(jié)構(gòu)），其電路板層從層1變到層13，信號從A點(diǎn)開始（圖16），傳輸?shù)紹點(diǎn)（圖18）。
圖16到18為提供給信號線的固體參考平面（即淺藍(lán)色結(jié)構(gòu)）。
如果有必要的話可以建立接地島（GND island）。在建立接地島時，確保參考該平面的其它信號不要通過這個裂口，如果信號忽略了這個裂口，其環(huán)路將增加，這個區(qū)域的電感也會增加。
圖16 電路板層改變
對于電路板層發(fā)生改變的點(diǎn)，我們在設(shè)計時應(yīng)該為返回電流路徑提供接地過孔。如果返回路徑?jīng)]有接地過孔，返回電流將尋找最近的路徑，但這些路徑可能不是足夠近的。在此情況下，電流經(jīng)過較長路徑，增加了電流回路。由于穿過回路的磁通線的數(shù)量增加，從而使得電感也增加。圖16中只顯示了兩個過孔，但最好在信號過孔周圍有更多個過孔。
圖17是圖16的側(cè)視圖。信號從層1傳輸?shù)綄?3。每一層都有過孔焊盤。在焊盤之間有平行的板極電容，因此不必要的焊盤會增加容性負(fù)載。除了直接將過孔與傳輸線相連的焊盤外，其它焊盤都應(yīng)該去除。
圖17 電路板層改變的側(cè)視圖
在圖18中，用接地島來提供一個良好的信號參考路徑。接地過孔（即淺藍(lán)色結(jié)構(gòu)）用來避免過多的不連續(xù)。
圖18 到點(diǎn)B的傳輸路徑
圖18中的PCB沒有足夠的接地過孔，所以應(yīng)該在信號過孔周圍添加一些接地過孔，使它在兩條信號線周圍均勻地分布。在圖18中，只有一邊差分對有靠近它的接地過孔。
圖19為一個TDR制圖，該圖中含有StratixTMGX開發(fā)板（板厚93mil）上的一個實例過孔。該過孔為0.7pF的容性不連續(xù)，它將18層電路板的層1和層13上的兩條傳輸線連接起來。
圖19 在93mil厚的電路板上，由于過孔產(chǎn)生的容性不連續(xù)
1.3.2 直角走線
為降低傳輸線上的阻抗不連續(xù)性，應(yīng)避免使用直角走線。在彎曲點(diǎn)，有效傳輸線的線寬增加，從而增加了電容量，引起阻抗不連續(xù)。
使用45°走線代替90°走線。45°彎曲可以通過降低阻抗不連續(xù)性來減小信號上的反射。
直角走線還具有天線特性。圖20為一條60mil的50Ω傳輸線，電介質(zhì)為FR4（εr為4.1，損耗因素為0.022）。該傳輸線的90°和45°走線（見圖21）使用SPICE模型來模擬，其寄生電容利用3D電磁場解算器（field solver）來提取。
圖20傳輸線上的90°彎曲
圖21傳輸線上的45°彎曲
圖22顯示了電路板的交叉部分。
圖22 電路板交叉部分
具有1ns上升時間的信號從線路的一邊輸入，從另一端點(diǎn)查看其輸出。由于存在額外的容性負(fù)載，90°走線時，信號輸出稍有些延遲并有嚴(yán)重的振鈴（ringing）。當(dāng)信號通過長線或在其它緊迫條件下驅(qū)動時，即使是稍有一點(diǎn)振鈴也是很有破壞性的。例如，對一個幾乎關(guān)閉的眼睛進(jìn)一步加以關(guān)閉將導(dǎo)致接收器不能識別某些數(shù)據(jù)位（接收器對數(shù)據(jù)的靈敏度可以從特征報告中獲得）。90°彎曲將影響速率為3.125Gbps的信號，甚至更嚴(yán)重。圖23顯示了彎曲走線在信號上的影響。
圖23 彎曲走線在信號上的影響