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I. Introduzione
Con la tendenza di sviluppo della progettazione di circuiti ad alta velocità e ad alta densità, i pacchetti QFN sono stati applicati con passo 0,5 mm o passo ancora più piccolo. Il problema del crosstalk nell'area fan-out delle tracce PCB introdotto dai dispositivi confezionati QFN a passo ridotto è diventato sempre più evidente con l'aumento della velocità di trasmissione. Per le applicazioni ad alta velocità di 8Gbps e superiori, occorre prestare attenzione ad evitare tali problemi e a fornire più margine per i collegamenti di trasmissione digitale ad alta velocità. Questo articolo analizza il metodo di soppressione del crosstalk introdotto dal pacchetto QFN a passo ridotto nella progettazione PCB e fornisce un riferimento per questo tipo di progettazione.
2. Analisi dei problemi
Nella progettazione PCB, i dispositivi confezionati QFN di solito si ventolano dallo strato TOP o BOTTOM utilizzando linee microstrip. Per il pacchetto QFN a passo ridotto, è necessario prestare attenzione alla distanza tra le linee microtrip e la lunghezza della linea di corsa parallela nell'area fan-out.
La larghezza della linea/spaziatura della linea differenziale è: 8/10, la distanza della linea è di 7 mil dallo strato di riferimento e la scheda è FR4.
Si può vedere dai risultati della simulazione che anche nel caso di brevi linee parallele, la crosstalk near-end della porta differenziale D1 a D2 supera -40dB a 5GHz, -32dB a 10GHz, e la crosstalk ultrafine raggiunge -40dB a 15GHz. Per le applicazioni 10Gbps e superiori, il crosstalk qui deve essere ottimizzato per controllare il crosstalk sotto -40dB.
Tre, analisi del piano di ottimizzazione
Per la progettazione PCB, un metodo di ottimizzazione più diretto è quello di utilizzare tracce differenziali strettamente accoppiate, aumentare la distanza di traccia tra coppie differenziali e ridurre la distanza di viaggio parallela tra coppie differenziali.
Dai risultati ottimizzati della simulazione, si può vedere che utilizzando l'accoppiamento stretto e l'aumento della spaziatura tra le coppie differenziali può ridurre la crosstalk near-end tra le coppie differenziali di 4.8 ~ 6.95dB nella gamma di frequenza di 0 ~ 20G. Il crosstalk estremo è ridotto di circa 1.7 ~ 5.9dB nella gamma di frequenze di 5G ~ 20G.
Oltre ad aumentare la spaziatura tra le coppie differenziali e a ridurre la distanza parallela durante l'instradamento, possiamo anche regolare la distanza tra lo strato di instradamento della linea differenziale e il piano di riferimento per sopprimere il crosstalk. Più è vicino al livello di riferimento, meglio è sopprimere il crosstalk. Sulla base del metodo di routing strettamente accoppiato, abbiamo regolato la distanza tra lo strato TOP e il suo strato di riferimento da 7 mil a 4 mil.
Vale la pena notare che quando si regola la distanza tra la traccia e il piano di riferimento, anche l'impedenza della linea differenziale cambia e la traccia differenziale deve essere regolata per soddisfare i requisiti di impedenza target. Quando la distanza tra il pad SMT del chip e il piano di riferimento diventa più piccola, anche l'impedenza diventerà più bassa. È necessario scavare il piano di riferimento del pad SMT per ottimizzare l'impedenza del pad SMT. La dimensione specifica del cavo deve essere determinata mediante simulazione basata sulla situazione di impilamento.
Si può vedere dai risultati della simulazione che dopo aver regolato la distanza tra la traccia e il piano di riferimento, utilizzando l'accoppiamento stretto e aumentando la spaziatura tra le coppie differenziali può ridurre il crosstalk vicino-end tra le coppie differenziali di 8,8 ~ 12,3 nella gamma di frequenza di 0 ~ 20G. dB. Il crosstalk di fine lontano è ridotto di 2.8~9.3dB nella gamma di 0~20G.
Quarto, la conclusione
Attraverso l'ottimizzazione della simulazione, possiamo ridurre il crosstalk differenziale near-end causato dal pacchetto QFN a passo ridotto sul PCB di 8~12dB e il crosstalk lontano di 3~9dB, fornendo più margine per il canale di trasmissione dati ad alta velocità. Il metodo di soppressione del crosstalk coinvolto in questo articolo può essere considerato in modo esauriente quando si formulano regole di cablaggio e impilamento PCB ed evitare il rischio di crosstalk causato dal pacchetto QFN a passo ridotto nella fase iniziale della progettazione del PCB.
