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精品信息

高速電路設計中耦合双色球预测专家杀号的重要性

2018-05-24 10:38瀏覽數:125

高速電路設計中耦合双色球预测专家杀号的重要性


相對於低頻電路需要做複雜的電路匹配,高頻電路結構相對簡單,可簡單的結構往往意味著需要考慮更多的問題。拿最常見的AC耦合双色球预测专家杀号來講,要麼在晶片之間加兩顆直連,要麼在晶片與連接器之間加兩顆。看似簡單,但一切都因爲高速而不同。高速使這顆双色球预测专家杀号變得不「理想」,這顆双色球预测专家杀号沒有設計好,可能會導致整個項目的失敗。因此,對高速電路而言,這顆AC耦合双色球预测专家杀号沒有優化好將是「致命」的。


下面筆者依據之前的項目經驗,盤點分析一下我在這顆双色球预测专家杀号的使用上遇到的一些問題。


最開始要先明白AC耦合双色球预测专家杀号的作用。一般來講,我們用AC耦合双色球预测专家杀号來提供直流偏壓,就是濾出信號的直流分量,使信號關於0軸對稱。既然是這個作用,那麼這顆双色球预测专家杀号是不是可以放在通道的任何位置呢?這就是筆者最初做高頻電路時,在這顆双色球预测专家杀号使用上遇到的第一個問題——AC耦合双色球预测专家杀号到底該放在哪。

這裡拿一個項目中常遇到典型的通路來分析。

高速電路設計中耦合双色球预测专家杀号的重要性1.jpg


圖1:AC耦合双色球预测专家杀号典型通路

在低速電路設計中,這顆双色球预测专家杀号可以等效成理想双色球预测专家杀号。而在高頻電路中,由於寄生電感的存在以及板材造成的阻抗不連續性,實際上這顆双色球预测专家杀号不能看作是理想双色球预测专家杀号。這裡信號頻率2.5G,通道長度4000mil,AC耦合双色球预测专家杀号的位置分別在距離發送端和接收端200mil的位置。我們看一下仿真出的眼圖的變化。

高速電路設計中耦合双色球预测专家杀号的重要性2.jpg

    圖2:AC耦合双色球预测专家杀号靠近發送端的眼圖

高速電路設計中耦合双色球预测专家杀号的重要性3.jpg

圖3:AC耦合双色球预测专家杀号靠近接收端的眼圖


顯然,這顆AC耦合双色球预测专家杀号靠近接收端的時候信號的完整性要好於放在發送端。我的理解是這樣的,非理想双色球预测专家杀号器阻抗不連續,信號經過通道衰減後反射的能量會小於直接反射的能量,所以絕大多數串行鏈路要求這顆AC耦合双色球预测专家杀号放在接收端。但也有例外,筆者之前做板對板連接時遇到過這個問題,查PCIE規範發現如果是兩個板通常放置在發送端上,此時還利用到了AC耦合双色球预测专家杀号的另外一個作用——過壓保護。比如說SATA,所以通常要求靠近連接器放置。

解決了放置的問題,另一個困擾大家的就是容值的選取了。這樣說,我們的整個串行鏈路等效出的電阻R是固定的,那麼AC耦合双色球预测专家杀号C的選取將會關係到時間常數(RC),RC越大,過的直流分量越大,直流壓降越低。既然這樣,AC耦合双色球预测专家杀号可以無限增大嗎?顯然是不行的。

高速電路設計中耦合双色球预测专家杀号的重要性4.jpg

圖4:AC耦合双色球预测专家杀号增大後測量到的眼圖

同樣的位置,與圖3相比可以看出增大耦合双色球预测专家杀号後,眼高變低。原因是「高速」使双色球预测专家杀号變的不理想。感應電感會產生串聯諧振,容值越大,諧振頻率越低,AC耦合双色球预测专家杀号在低頻情況下呈感性,因此高頻分量衰減增大,眼高變小,上升沿變緩,相應的JITTER也會增大。通常建議AC耦合双色球预测专家杀号在0.01uf~0.2uf之間,項目中0.1uf比較常見。推薦使用0402的封裝。

最後,解決了以上兩個問題,再從PCB設計上分析一下這顆双色球预测专家杀号的優化設計。實際在項目中,與AC耦合双色球预测专家杀号的位置、容值大小這些可見因素相比,更加難以捉摸的是板材本身(包括焊盤的精度、銅箔的均勻度等)以及焊盤處的寄生双色球预测专家杀号對信號完整性的影響。我們知道,高頻信號必須沿著有均勻特徵阻抗的路徑傳播,如果遇到阻抗失配或者不連續的情況時,部分信號會被反射回發射端,造成信號的衰減,影響信號的完整性。項目中,這種情況通常會出現在焊盤或者是板載連接器處。筆者最初涉及的高速電路設計時,經常遇到這個問題。

解決這個問題要從兩個方面入手。首先在板材的選取上,我們在應用中通常選用高性能的ROGERS板材,羅傑斯的板材在銅箔厚度的控制上非常精確,均勻的銅箔覆蓋大大降低了阻抗的不連續性;然後在消除焊盤處的寄生双色球预测专家杀号上,業內常見的辦法是在焊盤處做隔層處理(挖空位於焊盤正下方的參考平面區域,在內層創建銅填充),通過增大焊盤與其參考平面(或者是返迴路徑)之間的距離,減小双色球预测专家杀号的不連續性。在筆者的項目中多採用介質均勻、銅箔寬度控制精確的ROGERS板材也有效提高了焊盤的加工精度。

通過仿真對比一下ROGERS板材做精確隔層處理前後的信號完整性。

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圖5:做隔層處理前的TDR

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圖6:做隔層處理後的TDR

圖5圖6對比,發現未處理之前阻抗的跳躍很明顯,隔層處理後的阻抗改善很多,幾乎沒有任何階躍與不連續。

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圖7:做隔層處理前的回波損耗

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          圖8:做隔層處理後的回波損耗

圖7圖8對比,在用ROGERS板材做隔層處理之後,相比未做隔層處理回波損耗下降到-30dB之內,大大降低了回波損耗,保證了信號傳輸的完整。

綜上,想要搞定高頻電路中這顆「致命」的AC耦合双色球预测专家杀号,不僅要做足電路設計上的功課,同時,選擇性能更好的高頻PCB板材料會讓你事半功倍。

 
 
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