Leiterplattentechnisch - Warum beeinflusst PCB-Laminat hohe Datenraten

Je schneller du gehst, Je mehr Sie wissen müssen: die Rolle von PCB-Laminate zur Erzielung hoher Datenraten.

Die gute Nachricht ist, dass die neueste Version des IC es ermöglicht, Daten mit bis zu 32Gb/S (und höher) über die Differentialpaare in der Leiterplatte zu senden. Die schlechte Nachricht, oder genauer gesagt, die Herausforderung, die in die Industrie gestellt wurde, ist, dass bei diesen Geschwindigkeiten sehr kleine Änderungen, die zur Herstellung von Leiterplattenlaminaten verwendet werden, den Datenpfad stören können, wenn Sie nicht darauf achten, wie diese Pfade entworfen und hergestellt werden. Und eine der Varianten der Datenverbindung im Zerstörungspfad ist Neigung.

Ausgehend von der Grundlage des Problems ist die Schiefe die Fehlausrichtung der beiden Signalränder des Differenzialpaares, wenn sie die Anschlüsse des Differenzialempfängers erreichen. Das Ergebnis der Neigung ist sehr einfach. Wenn die obige Fehlausrichtung stark genug ist, funktionieren die Links im Datenpfad möglicherweise nicht mehr.

An dieser Stelle ist es nützlich, Differentialpaare zu definieren und zu überprüfen, wie sie funktionieren:

Ein Differentialpaar ist ein Signalpfad, der zwei gleiche und entgegengesetzte Signale hat, die sich auf zwei Pfaden ausbreiten. Der Empfänger erkennt die "Differenzspannung" an seinem Eingang und bestimmt, ob das Datenbit 1 oder 0 ist. Der Empfänger ist so ausgelegt, dass "Common Mode"-Komponenten ignoriert werden. Das Signal ist in der Regel ein Spannungsoffset. Dies ist der Hauptvorteil dieses Signalisierungsprotokolls.

Warum beeinflusst PCB-Laminat hohe Datenraten

Es ist kein Problem, die physikalische Länge von zwei verschiedenen Signalen zu bestimmen. Dies ist das Ergebnis folgender Faktoren:

Moderne IC-Technologie kann die Ausrichtung auf Paketebene bei 1 ps beibehalten. Modern Leiterplattenlayout Werkzeuge und Verbindungsherstellung können die Länge bis 1 ps anpassen. Basierend auf diesen Faktoren, Berücksichtigung und Managementabweichung scheint ein technisches Problem zu sein. Wenn es nicht für eine weniger offensichtliche Quelle der Schiefe wäre, das wäre sicherlich der Fall.

Die schiefe versteckte "Falle"

Der Differenzweg oder die Fehlausrichtung der Länge des Differenzsignals ist die Ursache für die Neigung. Darüber hinaus kann die Schiefe das Ergebnis der Geschwindigkeitsunterschiede der beiden differentiellen Signalwege sein. In beiden Fällen ist die Ursache der Schiefe das Ergebnis des Glasgewebes, das im PCB-Laminat verwendet wird. Insbesondere:

Der auf dem 14-Zoll-Weg gemessene Bahnlängenunterschied ist bis zu 37 pS groß, was durch ungleichmäßiges Glasweben im Laminat verursacht wird. (Dies ist mehr als eine Bitperiode bei 28Gb/S.) Der Geschwindigkeitsunterschied des Differenzsignalpaares tritt auf, wenn eine Seite des Paares auf dem Harz und die andere Seite auf dem Glas auf dem PCB-Laminat reist. Die Seite, die auf dem Harz unterwegs ist, wird schneller reisen. Zunächst einige Grundkenntnisse:

Das Laminat in der Leiterplatte ist ein Verbund aus Glas und Harz. Die dielektrische Konstante von Glas beträgt etwa 6, und die dielektrische Konstante von Harz ist kleiner als 3.

In Bezug auf Weglänge und Signalgeschwindigkeit, Das Problem wird durch die Art und Weise verursacht, wie die Glasverstärkungsschicht gebildet wird. Das Harz wurde gewebt. Der häufigere Glasgeflecht hat fest verdrehte Glasfäden und hinterlässt einen großen offenen Raum, der mit Harz gefüllt ist. Verglichen mit der Tonhöhe der Glasfaser, die durchschnittliche Spurbreite im Leiterplatte ist kleiner, so a trace of a differential pair is more common on glass and resin is the opposite of other traces (resin is more than glass). Wegen dieser Faktoren, Wir haben ein 14" langes Differenzialpaar mit bis zu 60 ps gewebter Schiefe gesehen. Diese Menge an Schräglage kann einen großen Einfluss auf die Leistung des Differenzsignals haben.