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在船上,就像在生活中一样,时机是一切(几乎)| PCB轨迹长度-停留在甜蜜点

这是一句古老的谚语。(从定义上看,谚语不都是古老的吗?)这条经过时间检验的建议并不适用于信号完整性人群,但它是有道理的:时机就是一切。你的电路被设计成让事情按照正确的顺序发生。这是他们工作的唯一方式,所以,是的,如果我们在时间预算之外,没有什么其他东西有机会起作用。

我们很幸运地拥有帮助我们管理时间限制的技术。x -net、针对和匹配组乍一看可能有点令人生畏。一旦掌握,这些都是捕获、执行和验证最复杂设计的绝佳工具。

一次一点

长度匹配从数字域的2开始。有时,两条轨迹是彼此互补的镜像。接收引脚对对两个信号进行比较,并决定功能的状态-逻辑1(1)或0(0)。由于正极信号和负极信号都因为走了相同的基本路径而感到痛苦,它们接收到的标准噪声就抵消了。一个小的比较器在远端等待一个信号。它做了它的事情,我们把两者之间的电压差作为正式的逻辑状态。

这些微分对有一些最严格的时间参数。你希望两条信息同时到达接收器。长度匹配是两者之间的正负千分之几英寸。有时候,这还不够。假设在这一过程中,其中一种波形走在内线上,比它的对应波形稍微超前一点。然后它嗖嗖地经过一个讨厌的开关模式电源,这个电源马上就要发热了。当第二个波形出现并接收到一毫秒前不存在的噪音时。所以,我们有所谓的动态相位公差。这就是我们通过在走较短路线的那一条上增加一个小凸起来重新对齐这两条轨迹的地方。静态相位公差是指我们只考虑整体长度,并在驱动引脚附近进行补偿。

除此之外,我们的差分对有两种类型,紧密耦合和松散耦合。当两个迹线之间的气隙等于或小于线宽时,就会发生紧耦合线。松散耦合的线可以有两倍,三倍甚至四倍的痕迹宽度的缺口。这更多地与阻抗和噪声抑制有关,而不是实际长度,但请注意,由于夸张的捷径,松散耦合的线路将进一步偏离相位。好消息是,我们可以通过更宽的间距来获得更多的非耦合长度。这些相位调整的小凸起加起来。

大多数常用协议都使用差分对。这些包括PCI、USB、MIPI(摄像头)以及一些不错的老式模拟应用程序。也许你见过有平衡输出和不平衡输出的放大器的背面。平衡输出是有差异的,以其在嘈杂环境和长时间运行中工作的能力而闻名。


一些音频设备与平衡和不平衡I/O

更进一步

我们都看到了从SOC到存储芯片蜿蜒的蛇形痕迹的“意大利面”。当一个艺术家试图描绘一个合适的电路板时,你们中的一些人甚至可能会被触发。你并不孤单。呵!可以预见的是,每一代的数据速率和带宽都会提高。然后,对长度的要求变得更加严格。

新闻快报

经验法则是,当数据通道更少时,每个通道承载的数据更多,需要更多的维护。像SPI、UFS和EMMC这样的闪存协议倾向于在更少的行上序列化数据。你有大约四副,一个时钟和复位。我们先把它们配对,并且最紧密。然后,这些对与设置所有标称长度目标的时钟一起相互匹配。一组严格的需求嵌套在略宽松的总体预算中。

DDR内存

这个主题扩展到另一种类型的记忆;随机存取或随机存取。DDR是双倍数据速率的缩写。这在实践中意味着,当时钟从0摆动到1,当它在连续振荡中又回到0时,我们正在询问这个设备。(公平地说,这个话题大约需要1万字。)

系统所要告诉你的是,时钟与自己的相位不一致,同时太长和太短……

我们把一河的痕迹分成了几组。通常,每组地址行和数据线有8个成员。它们由各种控制、命令和时钟线引导,这些控制、命令和时钟线位于地址和数据组之上。八个组的数量取决于内存的数量,但每个内存芯片有四个通道。这些8位“字节”通道以级联序列注册它们的值,并且需要对组内的时间进行适当的控制。从一个群体到另一个群体,有更多的自由度。

同样,总体长度目标是由时钟决定的,时钟本身是一个差分对。因此,您可以路由所有的连接,然后开始滑动时钟对,以发现正负迹线之间的长度不正确。此外,相关字节通道的一些单独成员可能太短而需要蛇形处理。然后,存在到内存设备的远角的异常值迹线,它对于时钟的当前长度来说太长了

所有系统会告诉你的是时钟对与自己不相同时太长和太短。如果可能的话,您希望约束管理器在第二个屏幕上打开。分析数据将揭示它的优缺点,这比简单地使用幻灯片命令要有效得多。

大师(小g)智慧时间:

找到一组中最长的成员,看看能不能剪一些角使它变短。注意屏幕截图右侧的“橡皮筋”痕迹。您可以对所有比时钟对长的迹线执行此操作。如果这解决了长边的长度错误,看看你是否可以缩短时钟,直到它变得太短而无法满足面具。另一方面,如果时钟仍然不够长,就添加一些蛇纹石,直到它与最长的线的长度减去允许的公差相匹配。它们的长度不一定相同。对于自然较短的管线,使用可用的泥浆来减少蛇纹石的用量。这是最优雅的解决方案。

时间限制为数字电路设定了标准,就像阻抗驱动模拟世界一样。我们仍然希望在高速电路中避免阻抗不匹配。不要越过相邻平面层的缝隙。哦,是的,有平面层和缝合孔。在设计周期中尽快路由这些长度匹配的轨迹。你会想知道你是否有足够的层次来保持所有东西的整洁。使用低成本的堆叠构造可以使您使用GND-SIG-SIG-GND配置。你只需要小心不要引起信号层之间的横向耦合。

有些痕迹是宽度控制的,只需要保持尽可能短。其他模拟痕迹被用作延迟线,并将弯曲一点。然后,还有一些数字痕迹,它们被成对地约束,并且有不同要求的不同大小的重叠组。管理所有这些都可以手动完成。如果这是你的计划,我建议你戴上腕带,以应对不可避免的腕管问题。从长远来看,了解管理规则的电子表格将是一个更好的设计主张。这不是一个新的谚语。时机就是一切!


作者简介

John Burkhert Jr是一名职业PCB设计师,在军事,电信,消费硬件和最近的汽车行业经验丰富。起初,作为一名射频专家,为了满足高速数字设计的需求,不得不时不时地翻转比特。当他不写作或执行PCB布局时,约翰喜欢弹奏贝斯和赛车。你可以在领英上找到约翰。

约翰·伯克赫特的资料照片
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