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PCB科技 - 為什麼PCB層壓板會影響高速資料速率

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PCB科技 - 為什麼PCB層壓板會影響高速資料速率

為什麼PCB層壓板會影響高速資料速率

2021-11-05
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Author:Downs

你走得越快, 你需要知道的越多:角色 PCB層壓板 在實現高速資料速率方面.

好消息是,最新版本的集成電路可以通過PCB中的差分對以高達32Gb/S(或更高)的速度發送數據。 壞消息,或者更準確地說,行業面臨的挑戰是,在這些速度下,如果你不注意這些路徑的設計和製造,用於製造PCB層壓板的微小變化可能會破壞數據路徑。 而且,銷毀路徑中數據連結的變體之一是傾斜。

從問題的基礎開始,傾斜是指差分對的兩個訊號邊緣在到達差分接收器端子時的錯位。 傾斜的結果非常簡單。 當上述錯位足够嚴重時,數據路徑中的連結可能不再工作。

在這一點上,定義差分對並檢查其操作管道是有用的:

差分對是一條訊號路徑,它有兩個相等且相反的訊號在兩條路徑上傳播。 接收器檢測其輸入端的“差分”電壓,並確定數據比特是1還是0。 接收器設計為忽略“共模”組件。 訊號通常是電壓偏移。 這是該信令協定的主要優點。

為什麼PCB層壓板會影響高速資料速率

電路板

確定匹配兩個不同訊號的物理長度不是問題。 這是以下因素的結果:

現代集成電路科技可以將封裝級對齊保持在1ps. 現代的 PCB佈局 工具和連接器製造可以將長度匹配到1 ps. 基於這些因素, 考慮和管理偏差似乎是一個工程灌籃. 如果不是因為一些不太明顯的歪斜來源, 當然是這樣.

傾斜隱藏的“陷阱”

差分訊號長度的差异路徑或錯位是導致傾斜的原因。 此外,偏移可能是兩個差分信令路徑的速度差造成的。 在這兩種情况下,歪斜的原因是PCB層壓板中使用的玻璃編織的結果。 明確地:

在14英寸路徑上量測的路徑長度差异高達37 pS,這是由層壓板中的玻璃編織不均勻引起的。 (這在28Gb/S時超過一個位週期。)當差分訊號對的一側在樹脂上移動,另一側在PCB層壓板上的玻璃上移動時,會出現速度差。 在樹脂上移動的一側將移動得更快。 首先,一些基本知識:

PCB中的層壓板是玻璃和樹脂的複合材料。 玻璃的介電常數約為6,樹脂的介電常數小於3。

在路徑長度和訊號速度方面, 該問題是由玻璃增强層的形成管道引起的. 樹脂已經編織好了. 更常見的玻璃編織物具有緊密纏繞的玻璃絲,並在其間留下一個充滿樹脂的大開放空間. 與玻璃纖維的瀝青相比, 中的平均軌跡寬度 PCB板 更小, so a trace of a differential pair is more common on glass and resin is the opposite of other traces (resin is more than glass). 因為這些因素, 我們已經看到了一個14英寸長的差分對,具有高達60 ps的編織誘導傾斜. 這種偏移量會對差分訊號的效能產生巨大影響.