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Tecnología de PCB

Tecnología de PCB - Aplicación en serie de alta velocidad para optimizar la integridad de la señal a través del agujero

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Tecnología de PCB - Aplicación en serie de alta velocidad para optimizar la integridad de la señal a través del agujero

Aplicación en serie de alta velocidad para optimizar la integridad de la señal a través del agujero

2021-08-25
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Author:IPCB

A baja frecuencia, el agujero cruzado apenas tiene efecto. Pero en la serie de alta velocidad, el agujero cruzado puede destruir todo el sistema.


En algunos casos, a 3125gbps, pueden usar una hermosa apertura ancha. Convertirlo en un pilar de 5 gbps. Comprender la causa fundamental de las restricciones de paso es optimizar el diseño y verificar el primer paso de paso.


Este artículo describirá un simple proceso de modelado y simulación a través del agujero, del que se pueden obtener algunos puntos clave para optimizar el diseño.


Es imposible diseñar una interconexión que pueda funcionar a 2gbps o más. Para lograr la velocidad de transmisión de datos objetivo, es necesario optimizar la interconexión. En muchos casos, el paso puede convertirse en el punto final de una conexión en serie de alta velocidad, a menos que el paso esté optimizado para que su impacto sea menor.


La causa fundamental del problema del agujero diferencial proviene principalmente de tres aspectos, el 90% del agujero, el 9% del agujero y el otro 1% del agujero de retorno. El llamado proceso es resolver estos tres puntos clave.


El primer paso es minimizar la longitud de la raíz del agujero. Según la experiencia, la longitud de la raíz del agujero (en unidades de orejas densas) debe ser inferior a 300 orejas / hr, que es la velocidad gbps.


El segundo paso es acercar la parte penetrante de la ruta del agujero a la resistencia de la línea, generalmente de 100 ohm. La diferencia de resistencia entre los diferentes agujeros suele ser inferior a 100 ohm. Por lo tanto, si es posible, minimizar el diámetro, aumentar el espaciamiento, eliminar los agujeros, aumentar los agujeros a través de la capa y eliminar todas las almohadillas inútiles. Además, se puede reducir la resistencia de la línea circundante. En general, incluso una diferencia de resistencia de 65 Ohm puede causar una pérdida de inserción inferior a - 1db, por no hablar de un sistema con una diferencia de 15 GHz y 100 ohm.


Finalmente, la colocación de agujeros adyacentes de retorno cerca del espacio de señal ayudará a controlar el ruido de la señal generado por la transmisión normal de la señal en el sistema. Para los diferentes sistemas, la introducción de vías de retorno no es necesariamente crucial para la calidad de la señal, aunque siempre es un buen hábito.


¿Una vez optimizados estos puntos clave, teniendo en cuenta la situación real, siempre tenemos la misma pregunta, ¿ funcionará correctamente? ¿¿ he hecho lo suficiente en el proceso de lidiar con los agujeros?


Una forma de responder a esta pregunta es configurar un equipo de prueba y realizar mediciones. Este es el método de "rendimiento de prueba". El costo es muy alto, lleva mucho tiempo y consume recursos, pero el resultado final será que confía en mejorar considerablemente la fiabilidad del producto. Otra forma es simular el diseño final antes de determinar el hardware y presentar la construcción.


La única manera de simular con precisión el agujero diferencial es utilizar solucionadores de campo electromagnético de onda completa 3d, como los proporcionados por Agilent Technologies y cst. Estas herramientas han demostrado ser muy precisas y fáciles de explicar efectos diferentes y comunes, incluidos los que provienen de la ruta de retorno, pero suelen ser más complejas. El módulo de representación numérica s de la herramienta se puede utilizar en muchos simuladores del sistema para predecir los efectos de primer y segundo nivel. Este es un proceso perfecto.


Sin embargo, para algunas estructuras a través del agujero, se pueden utilizar módulos muy simples para aproximar las características de Resistencia diferencial. De esta manera, el análisis de las piezas prefabricadas puede reducirse a unos minutos, en lugar de horas o incluso días. También puede analizar en profundidad cuántos problemas posibles enfrentará el agujero y las características relativamente importantes para el diseño. Por lo tanto, al evaluar el efecto de paso en la serie de alta velocidad, siempre utilizamos primero un modelo simple. En comparación con la energía invertida, la recompensa es enorme.


En primer lugar, el agujero diferencial se puede simular como un par diferencial unificado con resistencia diferencial y constante dieléctrica. Se divide en dos o tres partes iguales, dependiendo de cómo la capa de señal entre y salga del agujero. La única diferencia entre estas partes es su longitud. Todos ellos tienen la misma resistencia diferencial o resistencia de modo extraño y constante dieléctrica.


Sobre la base del modelo típico de análisis de resistencia de doble barra, se puede estimar aproximadamente la resistencia diferencial de dos agujeros. Como se muestra en la figura 1

Atl

La resistencia diferencial se puede estimar a través del modelo de doble barra:

Atl

Z0 = resistencia diferencial (ohm)

D = diámetro del agujero (oreja secreta)

S = distancia del Centro al Centro (mils)

DK = la constante dieléctrica efectiva es de aproximadamente 4 - 6,5


Por ejemplo, si la constante dieléctrica del tejido de vidrio y la resina es de 5, la brecha es de 60 milímetros y el diámetro del agujero es de 30 milímetros, la resistencia diferencial es:


El agujero a través suele ser inferior a 100 ohm. ¿¿ qué valores podemos aceptar? La respuesta más común a la pregunta de integridad de la señal es "depende de la situación". si la pérdida de inserción de - 1db es aceptable, la resistencia a través del agujero puede ser tan baja como 65 ohm, pero esta especificación de rendimiento todavía se puede cumplir en un ambiente de 100 ohm.


En general, solo utilizando este modelo eléctrico para simular todo el enlace, se te dará una respuesta confiada. Este simple modelo de par diferencial es un elemento necesario para generar confianza en el diseño antes de la fabricación.