Breitseitengekoppelter Differentialpaarrechner

Ein breitseitengekoppeltes Paar stapelt die beiden Hälften eines Differentialpaares auf benachbarten Schichten, direkt übereinander, statt nebeneinander auf derselben Schicht. Es halbiert die Routing-Breite, die ein Paar verbraucht. Aus diesem Grund dominiert es das Design von flexiblen Schaltungen und kommt auch auf den dichtesten starren Leiterplatten vor.

Die Analyse basiert auf einer Idee: Symmetrie. Wenn Sie ein symmetrisches Paar differentiell ansteuern, wird die Ebene, die genau in der Mitte zwischen den beiden Leiterbahnen liegt, allein durch Symmetrie auf Null Volt gehalten. Diese virtuelle Erde ist eine elektrische Wand, und sie macht aus einem schwierigen Vierleiterproblem zwei unabhängige einpolige Probleme.

Abgeschirmt — zwischen den Referenzebenen

Bei Ebenen darüber und darunter ist jede Spur im ungeraden Modus eine versetzte Streifenlinie: auf der einen Seite ein virtueller Boden bei $d/2$, auf der anderen Seite die reale Ebene bei $h = (b - d - 2t) /2$. Die differentielle Impedanz ist dann einfach doppelt so hoch:

Sogar der Modus tauscht die elektrische Wand gegen eine magnetische Wand aus. Da kein Feld die Mittelebene durchquert, bezieht sich jede Spur nur auf ihre eigene Ebene — eine halbe Streifenleitung, deren Impedanz doppelt so hoch ist wie die gespiegelte symmetrische Linie. Die Gleichtaktimpedanz beträgt die Hälfte davon:

Ungeschirmt — überhaupt keine Flugzeuge

Bei einem zweilagigen Flex ohne Grundflächen ist der virtuelle Boden die nure Referenz in der Struktur. Jede Leiterbahn wird in der Höhe $d/2$ über einer Grundebene in einem homogenen Dielektrikum zu einem Streifen, und die Mikrostreifenformen von Hammerstad gelten direkt mit $\ varepsilon_r$ anstelle von $\ varepsilon_ {r, eff} $, da es keine Luft-Substrat-Grenze gibt, über die der Mittelwert gebildet werden könnte.

Im Normalmodus dieser Geometrie gibt es überhaupt keinen Rückweg. Ihre Impedanz ist nicht Null — sie ist undefiniert. Jeder Gleichtaktstrom, den das Paar aufnimmt, kann nur in den freien Raum fließen. Deshalb sind ungeschirmte Breitseitenpaare effiziente Antennen und benötigen an beiden Enden Gleichtaktdrosseln.

Das wahre Konstruktionsrisiko

Es ist keine Impedanz, es ist Registrierung. Die unterschiedliche Impedanz hängt direkt davon ab, ob die beiden Leiterbahnen rechtwinklig übereinander liegen, und die Hersteller halten die Registrierung von Schicht zu Schicht viel lockerer ein als die Ätzbreite. Die laterale Fehlausrichtung unterbricht die Symmetrie, von der die gesamte Analyse abhängt, und die gebrochene Symmetrie wandelt das Differenzsignal in den Gleichtakt um — genau den Mode, der abstrahlt.