PCB 기술 - 신호 무결성 최적화 오버홀 고속 직렬 응용

낮은 주파수에서는 구멍이 거의 영향을 미치지 않습니다.그러나 고속 연결에서는 구멍을 통과하면 전체 시스템이 손상됩니다.

경우에 따라 3.125Gbps에서 멋진 와이드 조리개를 사용할 수 있습니다.5Gbps의 기둥이 됩니다.구멍 제한을 이해한 근본 원인은 구멍 설계를 최적화하고 검증하는 첫 번째 단계입니다.

이 문서에서는 설계 최적화의 몇 가지 핵심 포인트를 얻을 수 있는 간단한 오버홀 모델링 및 시뮬레이션 프로세스를 설명합니다.

2Gbps 이상에서 작업할 수 있는 상호 연결을 설계할 수는 없습니다.목표 데이터 전송 속도를 실현하기 위해서는 반드시 상호 연결을 최적화해야 한다.구멍 통과는 최적화되지 않는 한 고속 직렬의 끝점이 될 수 있습니다.

차분 과공 문제의 근본 원인은 주로 세 가지 방면에서 비롯되는데, 90% 는 과공, 9% 는 과공, 나머지 1% 는 반환 과공이다.비아프로세스란 이 세 가지 관건을 해결하는 것이다.

첫 번째 단계는 통과 구멍의 루트 길이를 최소화하는 것입니다.경험에 따르면 과공 뿌리의 길이 (밀이 단위) 는 300 밀이/BR 미만이어야하며 BR은 Gbps 속도입니다.

두 번째 단계는 빈 구멍 경로의 관통 부분을 선로에 가깝게 하는 임피던스로, 보통 100옴이다.다른 오버홀의 임피던스 차이는 일반적으로 100옴보다 작습니다.따라서 가능하면 지름을 최소화하고 간격을 늘리며 구멍을 제거하고 레이어의 구멍을 늘리고 쓸모없는 용접판을 모두 제거합니다.또한 주변 회선의 임피던스를 낮출 수 있습니다.일반적으로 65옴의 임피던스 차이조차도 15GHz, 100옴 차이의 시스템은 말할 것도 없고 -1dB 미만의 삽입 손실을 초래할 수 있습니다.

마지막으로 신호 공간 근처에 인접한 반환 구멍을 배치하면 시스템의 일반 신호 전송에서 발생하는 신호 소음을 제어하는 데 도움이 될 것입니다.서로 다른 시스템에 대해 return via를 도입하는 것이 항상 좋은 습관이지만 반드시 신호 품질에 중요한 것은 아닙니다.

일단 이런 관건점이 최적화되면 실제상황을 고려할 때 우리는 늘 같은 문제가 있는데 그것은 정상적으로 운행될것인가?제가 구멍을 처리하는 동안 충분히 했나요?

이 질문에 답하는 한 가지 방법은 테스트 장비를 설정하고 측정하는 것입니다.이것이 성능 테스트 방법입니다.비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리며 자원이 많이 소모되지만 결과적으로 제품의 신뢰성을 크게 높일 수 있습니다.또 다른 방법은 하드웨어를 식별하고 시공을 제출하기 전에 최종 설계를 시뮬레이션하는 것입니다.

차분 구멍을 정확하게 시뮬레이션하는 유일한 방법은 안젤란 테크놀로지와 CST가 제공하는 해결기와 같은 3D 전파 전자장 해결기를 사용하는 것입니다.이러한 도구는 매우 정확하며 반환 경로의 영향을 포함하여 다양하고 일반적인 영향을 쉽게 설명 할 수 있지만 일반적으로 더 복잡합니다.이 도구의 S 수는 모듈이 여러 시스템 시뮬레이터에서 1 레벨 및 2 레벨 효과를 예측하는 데 사용될 수 있음을 나타냅니다.이것은 완벽한 과정이다.

그러나 일부 오버홀 구조의 경우 매우 간단한 모듈을 사용하여 차분 임피던스 특성과 비슷할 수 있습니다.이러한 방식으로 프로덕션 사전 제작을 분석하면 몇 시간 또는 며칠이 아니라 몇 분으로 단축할 수 있습니다.또한 구멍이 직면할 수 있는 문제와 설계에 상대적으로 중요한 특성을 깊이 분석할 수 있습니다.따라서 고속 직렬에서의 오버홀 효과를 평가할 때 우리는 항상 간단한 모델을 먼저 사용합니다.투입된 정력에 비해 보답은 엄청나다.

먼저, 차동 오버홀을 차동 임피던스와 개전 상수가 있는 균일한 차동 쌍으로 시뮬레이션할 수 있습니다.신호 레이어가 구멍을 통과하고 나가는 방법에 따라 두 개 또는 세 개의 동일한 부분으로 나뉩니다.이러한 부분의 유일한 차이점은 길이입니다.모두 동일한 차동 임피던스 또는 홀수 임피던스 및 개전 상수를 가지고 있습니다.

일반적인 이중 핀 임피던스 분석 모델을 기반으로 두 구멍의 차등 임피던스를 대략적으로 추정할 수 있습니다.그림 1과 같이

미분 임피던스는 이중 핀 모델을 통해 추정할 수 있습니다.

Z0 = 차동 임피던스(옴)

D = 구멍 통과 지름(귓속말)

s= 중심에서 중심까지의 거리(밀이)

Dk = 유효 개전 상수는 약 4-6.5

예를 들어, 유리 직물과 수지의 개전 상수가 5, 간격이 60 밀이, 구멍의 지름이 30 밀이면 차분 임피던스는 다음과 같습니다.

통공은 보통 100옴보다 작다.우리는 어떤 가치관을 받아들일 수 있습니까?신호 무결성 문제에 대한 가장 일반적인 대답은 "상황에 따라 달라집니다."-1dB의 삽입 손실이 허용된다면 구멍을 통과하는 임피던스는 65옴으로 낮을 수 있지만 100옴의 환경에서는 여전히 이 성능 사양을 충족시킬 수 있습니다.

일반적으로 이 전기모형을 사용하여 전반 환절을 모의해야만 당신에게 자신감의 답안을 줄수 있다.이 간단한 차등 쌍 모델은 제조 전에 설계 자신감을 구축하는 데 필요한 요소입니다.