Технология PCB - Оптимизация целостности сигнала высокоскоростных последовательных переходных отверстий

при низкой частоте пропускание отверстий практически не влияет. но при быстром последовательном соединении, пропуск отверстия может разрушить всю систему.

В некоторых случаях при скорости 3.125 Гбит/с они могут использовать хорошую, широкую апертуру. Превратить ее в столб при скорости 5 Гбит/с. Понимание основных причин ограничений апертуры - первый шаг к оптимизации ее производительности.

В этой статье будет описан простой процесс моделирования и симуляции сквозных отверстий, из которого вы сможете получить некоторые ключевые моменты оптимизации конструкции.

Невозможно спроектировать межсоединение, которое может работать на скорости 2 Гбит/с или выше. для достижения цели скорость передачи данных должна быть оптимизирована. во многих случаях виа может стать концом высокоскоростного последовательного соединения, если отверстие не оптимизировано для уменьшения его влияния.

Первопричиной проблемы дифференциальных сквозных отверстий в основном являются три аспекта:90% - это viastub, 9% и еще 1% - это обратные отверстия.Так называемый процесс дифференциального прохода призван решить эти три ключевые проблемы.

первый шаг заключается в минимизации длины проходного отверстия. Опыт показывает, что длина переработанного корня (в миллиметрах) должна быть меньше 300 миллиметров/br,а BR - это скорость gbps.

Вторым шагом является то, чтобы пробитая часть пути была ближе к сопротивлению линии, обычно 100 ом. Разница в импедансе между отверстиями обычно меньше 100 ом.Таким образом, если это возможно, свести к минимуму диаметр, увеличить расстояние, очистить отверстие,увеличить отверстие на слое и удалить все ненужные прокладки. Кроме того, можно снизить сопротивление окружающих линий. В общем, даже аберрация импедансов в 65 ом может привести к потере вставки менее - 1 дБ,не говоря уже о 15 ГГц, 100 ом отклонения системы.

Наконец, размещение соседнего входного отверстия вблизи сигнального пространства поможет контролировать шум сигнала, возникающего в результате обычной передачи сигнала в системе. для различных систем ввод проходного отверстия обратной связи не всегда имеет важнейшее значение для качества сигнала, хотя это всегда хорошая привычка.

Как только эти ключевые точки будут оптимизированы, рассматривая реальную ситуацию, мы всегда сталкиваемся с одной и той же проблемой: будет ли она работать нормально?Достаточно ли я сделал в процессе обработки отверстий?

один из способов ответить на этот вопрос - установить испытательное оборудование и произвести измерения.Это способ "проверить свойства". себестоимость очень высокая, затрачивает много времени и ресурсов, но в итоге вы значительно увеличите уверенность в надежности продукции. другой способ заключается в том, чтобы имитировать окончательный проект до того, как оборудование будет установлено и представлено на строительство.

Единственный способ точно смоделировать дифференциальные проходы - использовать трехмерные полноволновые решатели электромагнитных полей, например, предлагаемые компаниями Agilent Technologies и CST. Эти инструменты доказали свою высокую точность, и с их помощью легко объяснить различные и общие последствия, включая последствия для обратного хода, но они обычно более сложны. Модуль сопоставления чисел S этого инструмента можно использовать для моделирования многих систем с целью прогнозирования эффектов первого и второго уровней. Это идеальный процесс.

Однако для некоторых слишком пористых структур дифференциальные характеристики импеданса могут быть аппроксимированы очень простым модулем. таким образом, предварительный анализ может быть сокращен до нескольких минут вместо часов или даже дней. Он также позволяет глубоко проанализировать проблемы,с которыми может столкнуться отверстие, и характеристики, которые относительно важны для проектирования. поэтому при оценке эффекта виа в высокоскоростных сериях мы всегда использовали простую модель.энергия по отношению к затратам огромна, а отдача огромна.

Во-первых, дифференциальное отверстие может быть смоделировано как единая разностная пара с дифференциальным импедансом и диэлектрической проницаемостью. Она делится на две или три равные части, в зависимости от того, как сигнальный слой входит и выходит через отверстие. Единственное различие между этими частями заключается в их длине. Все они имеют одинаковый дифференциальный импеданс или импеданс нечетной моды, диэлектрическую проницаемость.

Согласно модели анализа сопротивления Бишоффа, можно приблизительно оценить дифференциальное сопротивление двух сквозных отверстий. Как показано на рисунке 1

Дифференциальный импеданс может быть оценен с помощью модели двойного стержня:

Z0 = дифференциальное сопротивление (Ом)

E = диаметр отверстия (миль)

s = межосевое расстояние (мили)

Dk = эффективная диэлектрическая проницаемость приблизительно 4 - 6.5

Например, если диэлектрическая проницаемость стеклоткани и смолы равна 5,расстояние составляет 60 миль,диаметр отверстия - 30 мм,то дифференциальный импеданс составляет:

Обычно виасы не превышают 100 Ом. Какое значение мы можем принять? Самый распространенный ответ на вопрос о целостности сигнала - «зависит от ситуации». Если допустимы вносимые потери -1 дБ, то проходное сопротивление можно уменьшить до 65 Ом,но в среде с сопротивлением 100 Ом все равно можно удовлетворить характеристикам.

В общем, только используя эту электрическую модель для моделирования всех соединений, вы можете дать уверенный ответ. Эта простая дифференциальная модель является важным элементом для создания уверенности пользователя при проектировании перед производством.