Технология PCB - высокоскоростной имитационный анализ

In hardware system design, Мы обычно озабочены тем, что происходит главным образом между соединениями, chip packages, параллельная траектория траэтория. However, in some circuit board designs of завод PCB, large crosstalk between high-speed differential vias will also occur. The editor of the PCB factory provides example simulation analysis and solutions for the crosstalk between high-speed differential vias.

Crosstalk between high-speed differential vias

для более толстых PCB толщина может достигать 2,4 мм или 3 мм. Пример 3 - мм одинарных листов. при этом длина проходного отверстия в направлении Z на PCB может достигать почти 118 миллиметров. если в PCB расстояние между BGA и BGA составляет 0,8 мм, то расстояние между отверстиями устройства BGA составляет всего 31,5 мм.

As shown in Figure 1, параллельная длина H более 100 мм в направлении Z с двумя раздельными отверстиями, горизонтальное расстояние между двумя дифференциальными отверстиями составляет S = 31.5 млн.. When the parallel distance between vias in the Z direction is much larger than the horizontal distance, необходимо рассмотреть вопрос о помехах между высокоскоростными разностными отверстиями. By the way, расчётное время высокая скорость PCB, the length of the via stub should be minimized as much as possible to reduce the impact on the signal. Как показано на диаграмме 1 ниже, the stub will be shorter if it is routed close to the Bottom layer. или можно использовать контрбурение.

Рисунок 1: диафрагма, возникающая из высокоскоростных разностных отверстий (H > 100mil, S = 31.5mil)

имитационный анализ диафрагмы

The following is a simulation of a design example with a board thickness of 3mm, A 0.8mm BGA fan-out via pitch of 31.5mil, and a via parallel distance H=112mil.

Как показано на диаграмме 2, мы определили 4 пары разностей по маршруту как 8 разных портов.

Рисунок 2: определение аналогового порта

Предположим, что дифференциальный порт D1 - D4 является получателем чипа, мы анализируем последовательные помехи на соседнем канале, наблюдая за дальней связью D5, D7, порт D8 до порта D2. From the results shown in Figure 3, мы видим, что на относительно близком расстоянии между двумя каналами может быть достигнут дальний переход - 37dB@5GHz и - и 32dB@10GHz, and further optimization of the design is needed to reduce the crosstalk.

Рисунок 3: Результаты моделирования помех между разностными парами

после прочтения этой статьи у вас могут возникнуть вопросы: как определить, какие помехи вызваны разностной перфорацией, а не дорожкой дифференциальной записи?

для того чтобы проиллюстрировать эту проблему, мы разделили эти примеры на две части для моделирования: сектор BGA и канал дифференциальной записи. Результаты моделирования показаны на рисунке 4:

Figure 4: BGA fan-out area and differential trace crosstalk simulation results

From the simulation results on the right side of Figure 4, можно заметить, что последовательные помехи между дорожками дифференциальной записи ниже - 50dB, and even reaches below -60dB in the 10GHz frequency band. последовательные помехи в секторе BGA относительно близки к исходному общему аналоговому значению. По результатам моделирования на рис. 4, we can conclude that the crosstalk between the differential vias in the above example plays a major role.

оптимизация диференциального перемешивания

понять коренные причины соучастия, метод оптимизации разностной интерференции. Increasing the spacing between differential vias is a simple, простой эффективный метод. Based on the original design of the example, Мы оптимизировали положение дифференциального проходного отверстия, чтобы расстояние между двумя разностными отверстиями было больше 75 мм. Сопоставление аналоговых результатов, показанных на диаграмме 5, с данными, приведенными в таблице 1, можно видеть, что по сравнению с первоначальным проектом оптимизированное дистанционное последовательное возмущение в диапазоне 15 - 20 ГГц повышает частоту 15 - 20 дБ, а в диапазоне 15 - 20 ГГц - 10 дБ.

Рисунок 5: оптимизация результатов моделирования последовательных помех после разрыва разностных отверстий