【導讀】常有朋友問問題的。很多時候一個問題來來回回也就幾條信息,也不知道朋友們有沒有弄明白,實在不是因為高速先生不樂意說更多,而是百來個字,又沒有圖實在是很難把一個問題說清楚的。
一.過孔選擇
經(jīng)常有朋友問問題的。很多時候一個問題來來回回也就幾條信息,也不知道朋友們有沒有弄明白,實在不是因為高速先生不樂意說更多,而是百來個字,又沒有圖實在是很難把一個問題說清楚的。所以催生了《抽絲剝繭》系列文章,高速先生將專門撰文來解答各位朋友平時提出的問題。
本期問題是這樣的“12G信號,通過增加過孔避免stub的影響是好是壞?三個過孔有問題嗎”?
其實看到這個問題的時候,小陳的心里是樂呵呵的,12G信號,終于跟小陳心中的“高速”沾上邊了。在這里,先拋出第一個論點,當前大部分板卡厚度都在2mm左右,10Gbps以上的信號過孔有非常嚴重的影響,6Gbps以下的設計基本不需要考慮過孔。原因在《反射詳解》中有說明,一個幾十mil的過孔或者stub,低頻信號根本“感受”不到。
其實,評估一個通道能否正常工作的標準就是信號協(xié)議,發(fā)送芯片滿足信號協(xié)議,通道性能滿足信號協(xié)議,接收芯片滿足信號協(xié)議,那這樣發(fā)送與接收芯片就能正常的通信了。而信號協(xié)議中,基本上是不會要求通道走多長打多少個孔的,而是以插損,回損,模態(tài)轉(zhuǎn)換等指標去約束。要知道一個做得好的過孔損耗可能只有0.2dB,一個做得差的的過孔損耗會達到2dB。而SI工程師不可能要求設計工程師把走線,過孔做到多少dB以下(如果是這樣的話SI工程師也就沒有存在的意義了),而會將這些變成過孔個數(shù)的要求,過孔結(jié)構的要求,走線長度的要求等等,也就成為了我們的layout guide。
讓我們來對比一下過孔少stub長,以及過孔多無stub。下面的比較中,藍色通道為一個過孔,過孔長度為10mil,stub為70mil;紅色通道為兩個過孔,過孔長度為70mil,stub為10mil。唯一的變量為過孔的阻抗。
當過孔阻抗做的很好(50歐姆)時,插損曲線是這樣子的:
當過孔阻抗偏低(34歐姆)時,插損曲線是這樣子的:
當過孔阻抗偏高(71.5歐姆)時,插損曲線是這樣子的。
可以看到,如果阻抗做的好的話,通道本身的參數(shù)也是非常好的,這個結(jié)論不止適用于兩個過孔,同時適用于多個過孔。而阻抗偏小的情況下,孔多stub短也是優(yōu)于一個長stub的。至于阻抗偏高的情況,10G之前單個過孔會比孔多stub短好一些,但是這種情況基本上是不需要考慮的了,如果過孔阻抗有那么容易偏高的話,SI工程師也不需要那么辛苦的去優(yōu)化過孔了。
但是,注意這里有但是。Stub長的問題,通過背鉆非常容易解決。而過孔阻抗優(yōu)化這件事情,就不是那么簡單了,需要一定的經(jīng)驗積累。而且過多的過孔,可能會使過多的噪聲注入平面腔體,造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定,這個也需要綜合把控。
回到最開始的問題,通常12Gbps的信號,30mil的stub是可以接受的,略微做一些阻抗優(yōu)化(選用8-10mil的過孔,稍微將反焊盤加大一些),三個過孔也并不算多。小陳這邊調(diào)試成功的12G案例中,通道較復雜的有6對過孔+三個連接器+接近半米長的走線。