高速PCB外派设计工程师决绝偏移源问题

time : 2023-02-09 14:25       作者:凡亿pcb

有时,当我们谈论偏移时,我们并不像我们应该的那样具体。大多数关于偏移和抖动的讨论都涉及到布线过程中产生的偏移类型,即由于差分对的长度不匹配和光纤编织引起的偏移。
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事实上,有许多不同的偏移源会导致互连上的总抖动,在需要精确定时控制的串行和并行总线中,量化这些偏移是很重要的。
 
如果你编制一份偏移源的清单,你会发现纤维编织引起的偏移只是一长串偏移源中的一个条目。我们将在下面看一下这个可能的偏移源清单,我们将看到它们是如何影响你的PCB的操作的。从下面的列表中,我们将看到,其中一些偏斜问题并不是简单地通过注意PCB基材中的纤维编织结构就能解决的。
 
偏斜的来源来自哪里?
 
这里要注意的第一点是抖动和歪斜的区别,以及随机和确定的抖动/歪斜的区别。
 
无论你使用哪个术语,有时 "抖动 "和随机偏移之间存在关联,而 "偏移 "一词将用于参考伪随机或确定性偏移。在现实中,只有一个随机偏移的来源:热噪声。构成所有物质的原子和分子的随机运动确实对电子电路中的噪声有贡献,但它只在高度精确的低水平测量中起作用。在大多数应用中,你需要担心的偏移源是确定的,并且可以追溯到一个根本原因。
 
下表显示了PCB中可能出现的偏斜源清单,以及每个偏斜源出现的简要说明。
 
纤维织造引起的偏斜 
 
.由于PCB基材的构造是周期性的不均匀和各向异性造成的。为了减少这种情况,最好采用机械铺设的玻璃织品。
 
周期性偏斜
 
由系统中其他来源引起的周期性噪声造成的,如高速I/O切换引起的电源轨噪声。
 
有限制的不相关偏移
 
由串扰引起的;这种偏移与受害者互连上的活动不相关,因此它看起来是随机的。
 
占空比失真
 
这可能是另一个噪声源的副作用。它指的是开关阈值或逻辑阈值偏离其理想值的情况,这使脉冲串的上升沿发生位移。
 
符号间干扰
 
.在接收机上测量的反射和随后的干扰造成的;一个反射的符号可以在所有随后的符号上产生一个提前或推迟的上升沿。
 
数据依赖的脉宽调制
 
这是高速通道中带宽限制特性的副作用(例如,损耗或终端的色散,寄生电容)。
 
 
 
这张表有很多情况;我们有多个偏移源与纤维编织效应关系不大,不能通过应用长度匹配来解决!但是,如果你看一下第一行下面,我们就会发现,大多数偏移源出现在系统层面上,是由于系统中不同功能块之间或芯片与电路板之间的一些相互作用。然而,如果你看一下第一行下面,我们就会发现,这些偏斜的来源大多出现在系统层面,是由于系统中不同功能块之间,或者芯片和电路板之间的一些相互作用。
 
 
 
你能消除所有的偏移吗?
 
不幸的是,答案是 "不能",你不可能完全消除偏斜。即使你抑制了上面列出的所有决定性的偏移源,仍然会有一些由于热噪声而产生的随机偏移。虽然你不可能完全消除偏斜,但你可以通过一些基本的布局准则来尽量减少它:
 
玻璃织造:使用更紧密的编织材料,如传播玻璃;这直接面对纤维编织引起的歪斜。
 
串扰和寄生效应:了解是什么导致了两个互连之间的寄生耦合,并规划布局以减少这种耦合。处理寄生耦合的最简单方法是适当的堆叠设计,以实现适当的接地位置。
 
终止:确保通道的端接具有平坦的目标阻抗,达到你的通道所需的带宽限制。换句话说,确保通道的端接至少要达到通道的奈奎斯特频率。
 
电源完整性:确保那些需要对高速信号进行精确计时或在边缘速率中精确计时的组件能够得到稳定的电源。
 
在处理完这些问题后,可以应用标准的差分或并行总线延迟调整结构来补偿你的PCB中剩余的偏斜,以处理任何长度不匹配的问题。在这一点上,即使你的互连有一些残留的偏移,大部分的偏移也会被解决,信号仍然会在接收器I/O处被对齐。

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