解决高速PCB中的偏移源

2022-06-09

解决高速PCB中的偏移源

有(yǒu)时，当我们谈论偏斜时，我们并没有(yǒu)像我们应该的那样具體(tǐ)。大多(duō)数关于歪斜和抖动的讨论都涉及布線(xiàn)期间产生的歪斜类型，即由于差分(fēn)对中的長(cháng)度不匹配和光纤编织引起的歪斜。事实上，有(yǒu)许多(duō)不同的歪斜来源会导致互连上的总抖动，在需要精确时序控制的串行和并行总線(xiàn)中量化这些歪斜很(hěn)重要。

如果您编译一个歪斜源列表，您会发现纤维编织引起的歪斜只是一長(cháng)串歪斜源中的一个条目。我们将在下面查看可(kě)能(néng)的偏差源列表，并了解它们如何影响您的PCB的操作。从下面的列表中，我们将看到，通过注意PCB基板中的纤维编织结构，并不能(néng)简单地解决其中一些与歪斜有(yǒu)关的问题。

偏斜的来源

这里要注意的第一点是抖动和歪斜之间的區(qū)别，以及随机和确定性抖动/歪斜之间的區(qū)别。可(kě)能(néng)我见过的最好的歪斜定义来自 Steve Corrigan 撰写的旧德州仪器应用(yòng)筆(bǐ)记。在本应用(yòng)筆(bǐ)记中，Steve 将抖动描述為(wèi)“所有(yǒu)偏差的总和”。这应该说明為(wèi)什么有(yǒu)些作者有(yǒu)时会交替使用(yòng)“jitter”和“skew”（我自己错误地这样做了）。JEDEC 对抖动和偏斜有(yǒu)自己的定义。

无论您使用(yòng)哪个术语，有(yǒu)时“抖动”和随机偏斜之间存在关联，而“偏斜”一词将用(yòng)于指代伪随机或确定性偏斜。实际上，随机偏差只有(yǒu)一个来源：热噪声。构成所有(yǒu)物(wù)质的原子和分(fēn)子的随机运动确实会导致電(diàn)子電(diàn)路中的噪声，但它只在高精度的低水平测量中很(hěn)重要。在大多(duō)数应用(yòng)程序中，您需要担心的偏差源是确定性的，并且可(kě)以链接回根本原因。

下表显示了 PCB 中可(kě)能(néng)出现的偏差源列表，以及每个出现的位置的简要说明。

 

这张表有(yǒu)很(hěn)多(duō)事情要做；我们有(yǒu)多(duō)个歪斜来源与纤维编织效果无关，无法通过应用(yòng)長(cháng)度匹配来解决！但是，如果您查看第一行下方，我们会看到这些偏斜的大部分(fēn)来源出现在系统级别，这是由于系统中不同功能(néng)块之间或芯片和電(diàn)路板之间的一些相互作用(yòng)。

你能(néng)消除所有(yǒu)偏斜吗？

不幸的是，答(dá)案是“不”，你永遠(yuǎn)无法完全消除偏斜。即使您抑制了上面列出的所有(yǒu)确定性偏斜源，由于热噪声，仍然会有(yǒu)一定数量的随机偏斜。尽管您永遠(yuǎn)无法完全消除偏斜，但您可(kě)以通过一些基本的布局指南将其最小(xiǎo)化。

玻璃编织： 使用(yòng)更紧密的编织材料，如散布玻璃；这直接面对纤维编织引起的歪斜。

串扰和寄生：了解导致两个互连之间寄生耦合的原因，并规划布局以减少这种耦合。处理(lǐ)寄生耦合的最简单方法是适当的叠层设计，以实现适当的接地布局。

端接：确保通道以平坦的目标阻抗进行端接，达到通道所需的带宽限制。换句话说，确保通道至少终止于通道的奈奎斯特频率。

電(diàn)源完整性：确保需要对高速信号进行精确时序或边缘速率精确时序的组件接收稳定的電(diàn)源。

处理(lǐ)完这些问题后，可(kě)以应用(yòng)标准差分(fēn)或并行总線(xiàn)延迟调整结构来补偿PCB中剩余的偏移，以处理(lǐ)任何長(cháng)度不匹配。此时，即使互连中存在一些残余偏斜，大部分(fēn)偏斜也将得到解决，并且信号仍将在接收器 I/O 处对齐。