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高速PCB设计中影响信号完整性问题的关键因素

[日期:2010-04-26] [来源:http://www.pcbcool.cn/] [作者admin] [点击:]

    作为高速PCB设计中不可忽视的问题,信号完整性已经越来越成为高速PCB设计者的困扰,下面我们通过对影响信号完整性关键因素的分析,为大家提供有效的控制方法,帮助设计者解决高速PCB设计中面临的信号完整性难题。

 焊盘对高速信号的影响
  在PCB设计中,从设计的角度来看,一个过孔主要由两部分组成:中间的钻孔和钻孔周围的焊盘。焊盘对高速信号有影响,其影响类似器件的封装对器件的影响。详细的分析是,信号从IC内出来以後,经过邦定线、管脚、封装外壳、焊盘、焊锡到达传输线,这个过程中的所有关节都会影响信号的质量。但实际分析时,很难给出焊盘、焊锡加上管脚的具体参数。所以一般就用IBIS模型中的封装的参数将它们都概括了,当然这样的分析在较低的频率上可以接收,但对於更高频率信号更高精度仿真就不够精确。现在的一个趋势是用IBIS的V-I、V-T曲线描述Buffer特性,用SPICE模型描述封装参数。
  布线拓朴对信号完整性的影响
  当信号在高速PCB板上沿传输线传输时可能会産生信号完整性问题。布线拓扑对信号完整性的影响,主要反映在各个节点上信号到达时刻不一致,反射信号同样到达某节点的时刻不一致,所以造成信号质量恶化。一般来讲,星型拓扑结构,可以通过控制同样长的几个分支,使信号传输和反射时延一致,达到比较好的信号质量。
  在使用拓扑之前,要考虑到信号拓扑节点情况、实际工作原理和布线难度。不同的Buffer,对於信号的反射影响也不一致,所以星型拓扑并不能很好解决上述数琣a址总线连接到FLASH和SDRAM的时延,进而无法确保信号的质量;另一方面,高速的信号一般在DSP和SDRAM之间通信,FLASH加载时的速率并不高,所以在高速仿真时只要确保实际高速信号有效工作的节点处的波形,而无需关注FLASH处波形;星型拓扑比较菊花链等拓扑来讲,布线难度较大,尤其大量数据地址信号都采用星型拓扑时。
  RF布线是选择过孔还是打弯布线
  分析RF电路的回流路径,与高速数字电路中信号回流不太一样。二者有共同点,都是分布参数电路,都是应用Maxwell方程计算电路的特性。但射频电路是模拟电路,有的电路中电压V=V(t)、电流I=I(t)两个变量都需要进行控制,而数字电路只关注信号电压的变化V=V(t)。因此,在RF布线中,除了考虑信号回流外,还需要考虑布线对电流的影响。即打弯布线和过孔对信号电流有没有影响。
  此外,大多数RF板都是单面或双面PCB,并没有完整的平面层,回流路径分布在信号周围各个地和电源上,仿真时需要使用3D场提取工具分析,这时候打弯布线和过孔的回流需要具体分析;高速数字电路分析一般只处理有完整平面层的多层PCB,使用2D场提取分析,只考虑在相邻平面的信号回流,过孔只作爲一个集总参数的R-L-C处理。
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