PCB設(shè)計(jì)：“背板問(wèn)題”分解

同樣是插服務(wù)板和交換板。為什么其他槽沒(méi)有問(wèn)題？不是背板嗎？這真的是一個(gè)折磨靈魂的問(wèn)題。
我們當(dāng)然有辦法解決這個(gè)問(wèn)題，就是模擬和測(cè)試。我們老鐵路一直有上述問(wèn)題。他們手里有大量的交換和服務(wù)板，以前的舊系統(tǒng)沒(méi)有故障，所以他們只打算修改背板來(lái)解決信號(hào)質(zhì)量差的問(wèn)題，所以他們只把帶有服務(wù)卡插槽的連接器的背板發(fā)給我們測(cè)試?？偙葲](méi)有好。只要能檢測(cè)到其中一塊板子，我們還是有辦法定位問(wèn)題的。下圖顯示了背板過(guò)孔的阻抗測(cè)試和仿真結(jié)果。
測(cè)試結(jié)果顯示在左側(cè)。我們直接測(cè)試了從7槽通孔到后面服務(wù)板槽的線路阻抗。從模擬和測(cè)試結(jié)果可以看出，通孔的阻抗確實(shí)很低，約為70~75ohm，測(cè)試結(jié)果末尾的最低阻抗在80~90ohm之間。這是由于該位置的服務(wù)板插槽末端的連接器和開(kāi)路，增加了過(guò)孔的阻抗，但阻抗仍然低得多。
雖然沒(méi)有開(kāi)關(guān)板和服務(wù)板進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，但是從背板模擬和測(cè)試的對(duì)比來(lái)看，模擬和測(cè)試結(jié)果是完全一致的，所以我們可以基于相同的方法對(duì)開(kāi)關(guān)板和服務(wù)板上的過(guò)孔進(jìn)行建模，這也是SI領(lǐng)域常見(jiàn)的方法，這與我們的高速測(cè)試板驗(yàn)證是一樣的原因。通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)板上L3信號(hào)過(guò)孔進(jìn)行建模和仿真，BGA和連接器處過(guò)孔的阻抗如下圖所示。
從仿真結(jié)果可以看出，過(guò)孔阻抗與之前的估計(jì)吻合較好，不超過(guò)60歐姆，尤其是連接器處的過(guò)孔只有55ohm左右，對(duì)信號(hào)質(zhì)量影響很大。從被動(dòng)協(xié)議的角度來(lái)看，最直接的影響是信道的回波損耗指數(shù)。由于業(yè)務(wù)板和交換板的處理方法、板和堆疊是相似的，所以不需要重復(fù)建模，它們的過(guò)孔阻抗也是相似的。
最后，根據(jù)各部分的模型和路由情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)源信道仿真，得到的信道參數(shù)如下圖所示：
從仿真結(jié)果可以看出，信道的回波損耗確實(shí)超標(biāo)，這也影響了插入損耗(9槽系統(tǒng)全長(zhǎng)小于8英寸)，這也是眼圖不好的原因。
此時(shí)，如果我們盡可能優(yōu)化背板過(guò)孔，并將背板通道延長(zhǎng)至5英寸，以減少回波損耗的影響，通道無(wú)源模擬結(jié)果如下圖所示：
可以看出回波損耗仍然超標(biāo)，插入損耗較大，說(shuō)明僅通過(guò)優(yōu)化背板來(lái)解決眼圖差的問(wèn)題是不可行的。
然后我們來(lái)看看背板沒(méi)有優(yōu)化的情況，只優(yōu)化了交換板，交換板上的線加長(zhǎng)到3英寸。仿真結(jié)果如下圖所示：
可以看出，回波損耗有所改善，插入損耗也有所降低，能夠滿足協(xié)議的無(wú)源要求。這個(gè)結(jié)果也可以解釋為什么其他插槽的眼圖問(wèn)題不大，主要是因?yàn)闃I(yè)務(wù)板上其他插槽的信號(hào)線比比較長(zhǎng)，沒(méi)有長(zhǎng)存根的影響。因此，如果你只想換一個(gè)板，優(yōu)化交換板或者業(yè)務(wù)板都是性價(jià)比最高的解決方案。當(dāng)然，如果你想抓住更大的系統(tǒng)或者兼容后期更高速的系統(tǒng)，一次性徹底解決問(wèn)題，最好是把所有的交換板、業(yè)務(wù)板、背板都優(yōu)化(不必要的)(不差錢(qián)方案)。