一文了解緊耦合好還是松耦合好?

編者注：前兩天有兩個朋友在討論到底是用緊耦合好還是松耦合好，之前也有研究過一些東西，后來無疾而終。其實這是一個比較難回答的問題，首先，緊耦合和松耦合的定義就不是非常的明確；其次，松耦合和緊耦合的可選擇性不強，因為現在大多數的產品空間都比較受限制。所以本文純粹是為了做一個實驗來證明一些觀點。時間有限，還有一些驗證沒有繼續(xù)做完，歡迎大家一起討論。

對于當前越來越多的高速信號設計而言，高速傳輸線基本上都是差分對（即將出來的DDR5 數據線還是單端的）。差分對設計的好處就是正端和負端是幅值大小相等，方向相反的進行傳遞，當外界對其有干擾時，正負相互抵消所以抗干擾能力比較強，另外共模噪聲比較小，向外輻射的能量也少。

在高速電路的設計中，往往對傳輸線的阻抗有明確的要求，比如要求為100ohm，對于差分對而言，影響阻抗的因素很多，包括傳輸線的線寬、線間距、材料的介電常數、傳輸線到參考層的距離、傳輸線導體的厚度，下圖是ADSCILD的計算阻抗的示意圖，紅色圈圈出來的參數都會影響到阻抗：

所以如果只是為了保證阻抗，設計的方式有很多種。傳輸線間距寬和窄就是大家非常常見的一種設計狀況。

上圖中線寬為5.7mil，線間距為7mil，所以，為了保證阻抗不變，把線寬和線間距的值修改為4mil和3.49mil，其它參數都保持不變，計算出來的阻抗為100ohm，如下圖所示：

從上述兩組值中可以看出來，后一組可以認為是緊耦合，前一組為松耦合。下面從無源和有源兩個方向進行對比，即對比插入損耗和眼寬、眼高。

在ADS中搭建原理圖如下圖所示：

傳輸線的長度為6inch，分別針對兩組值進行仿真，獲得的仿真結果，如下圖所示為插入損耗的對比結果：

從上圖中可以看到插入損耗在低頻的時候，耦合的比較緊的時候稍微大一點，在超過5GHz之后，耦合的比較緊的時候損耗小一點。

下圖為兩種情況眼圖的對比：

從上圖中可以看到，松耦合的眼寬和眼高都比緊耦合大一點點，眼高大15mv，眼寬大0.5ps。

綜上所述，松耦合的損耗在低頻時（5GHz）稍微大一些，在高頻時（超過5GHz）大一些，但是都相差一點點；眼圖雖然松耦合會好一點，但是相差也不大，松耦合的眼高大了15mV。理論上來講，為了保證阻抗一致性，在緊耦合時，線寬必然會細一些，在松耦合時線寬寬一點。在緊耦合時，隨著速率越高，趨膚效應越大，損耗也就會越大。

當然，以上只是從實驗上獲得的一些表象結果，如果要進一步的研究緊耦合和松耦合，可以考慮從多方面進行驗證和研究，比如保證線寬不變，改變介電常數，使線間距變化，研究結果的變化，或者再增加輻射的驗證等等。