Ak v tomto inteligentnom veku, v tejto oblasti, chcete mať zručnosť v FPGA, potom vás svet opustí, The Times vás opustí.

Úvahy o vysokorýchlostnom systéme PCB dizajn súvisiaci s aplikáciami serdes je nasledujúci:

(1) Mikropáskové a pásové vedenie.

Mikropáskové vedenia sú vedené cez vonkajšiu signálnu vrstvu referenčnej roviny (GND alebo Vcc) oddelené elektrickými médiami, aby sa minimalizovali oneskorenia; Pásové vodiče sú vedené vo vnútornej signálnej vrstve medzi dvoma referenčnými rovinami (GND alebo Vcc) pre väčšiu kapacitnú reaktanciu, jednoduchšie ovládanie impedancie a čistejší signál, ako je znázornené na obrázku.

Na zapojenie je najvhodnejšia mikropásková a pásová linka

(2) vysokorýchlostné diferenciálne vedenie signálu.

K bežným metódam zapojenia vysokorýchlostného diferenciálneho páru signálov patrí mikropásková väzba Edge (horná vrstva), pásková linka Edge Coupled (vstavaná signálna vrstva, vhodná pre vysokorýchlostný pár diferenciálnych signálov SERDES) a mikropásková väzba, ako je znázornené na obrázku.

Dvojlinkové vysokorýchlostné diferenciálne signálne vedenie

(3) obtoková kapacita (BypassCapacitor).

Obtokový kondenzátor je malý kondenzátor s veľmi nízkou sériovou impedanciou, ktorý sa používa hlavne na filtrovanie vysokofrekvenčného rušenia vo vysokorýchlostných konverzných signáloch. V systéme FPGA sa používajú hlavne tri druhy obtokových kondenzátorov: vysokorýchlostný systém (100 MHz ~ 1 GHz), bežne používané obtokové kondenzátory sa pohybujú od 0.01 nF do 10 nF, spravidla distribuované do 1 cm od Vcc; Stredne rýchly systém (viac ako desať MHZ 100 MHz), spoločný rozsah obtokových kondenzátorov je tantalový kondenzátor 47nF až 100nF, spravidla do 3 cm od Vcc; Nízkorýchlostný systém (menej ako 10 MHZ), bežne používaný rozsah obtokových kondenzátorov je kondenzátor 470nF až 3300nF, rozloženie na doske plošných spojov je relatívne voľné.

(4) Kapacitné optimálne zapojenie.

Zapojenie kondenzátora môže zodpovedať nasledujúcim pokynom pre návrh, ako je znázornené.

Kapacitné optimálne zapojenie

Kapacitné kolíkové podložky sú spojené pomocou veľkých otvorov (Via), aby sa znížila reaktancia spojky.

Use a short, wide wire to connect the pad of the capacitor pin to the hole, or directly connect the pad of the capacitor pin to the hole.

Boli použité kondenzátory LESR (odpor s nízkou účinnou sériou).

Každý kolík alebo otvor GND by mal byť pripojený k základnej rovine.

(5) Kľúčové body zapojenia hodín vysokorýchlostného systému.

Vyhnite sa kľukatému vinutiu a hodinám s hodinami čo najpriamejšie.

Skúste smerovať v jednej signálnej vrstve.

Nepoužívajte priechodné otvory čo najviac, pretože priechodné otvory budú predstavovať silný nesúlad odrazu a impedancie.

V hornej vrstve používajte čo najviac mikropáskové vedenie, aby ste sa vyhli použitiu otvorov a minimalizovali oneskorenie signálu.

Pozemnú rovinu umiestnite čo najbližšie k vrstve hodinového signálu, aby sa znížil hluk a presluchy. Ak sa používa vnútorná signálna vrstva, vrstvu hodinového signálu je možné vložiť medzi dve pozemné roviny, aby sa znížil šum a rušenie. Skráťte oneskorenie signálu.

Hodinový signál by mal byť správne prispôsobený impedancii.

(6) Záležitosti vyžadujúce pozornosť v súvislosti s vysokorýchlostným spojením systému a zapojením.

Note the impedance matching of the differential signal.

Všimnite si šírku diferenčného signálneho vedenia, aby vydržalo 20% času nárastu alebo poklesu signálu.

Pri vhodných konektoroch by menovitá frekvencia konektora mala zodpovedať najvyššej frekvencii návrhu.

Malo by sa čo najviac používať spájanie okrajov s párom, aby sa predišlo spojeniu s párom bokov, malo by sa použiť frakčné pravidlo 3S, aby sa zabránilo nadmernému spájaniu alebo krížovke.

(7) Poznámky k filtrovaniu hluku pre vysokorýchlostné systémy.

Znížte nízkofrekvenčné rušenie (pod 1 KHz) spôsobené hlukom zdroja energie a na každý prístupový koniec zdroja napájania pridajte tieniaci alebo filtračný obvod.

Pridajte filter elektrolytického kondenzátora 100F na každé miesto, kde napájací zdroj vstupuje do dosky plošných spojov.

Aby ste znížili vysokofrekvenčný šum, umiestnite na každý Vcc a GND čo najviac oddeľovacích kondenzátorov.

Rovnomerne rozložte roviny Vcc a GND, oddeľte ich dielektrikom (napríklad FR-4PCB) a v ďalších vrstvách rozložte obtokové kondenzátory.

(8) Vysokorýchlostný systém Ground Bounce

Skúste ku každému páru signálov Vcc/GND pridať oddeľovací kondenzátor.

Na zníženie požiadaviek na jazdnú kapacitu je na výstupný koniec vysokorýchlostných reverzných signálov, ako sú počítadlá, pridaný externý vyrovnávací pamäť.

Režim Slow Slew (nízky vzostup) bol nastavený pre výstupné signály, ktoré nevyžadovali vysokú rýchlosť.

Riadenie reaktivity zaťaženia.

Znížte signál preklopenia hodín alebo ho distribuujte čo najrovnomernejšie okolo čipu.

Signál, ktorý sa často otáča, je čo najbližšie ku kolíku GND čipu.

Konštrukcia synchrónneho časovacieho obvodu by mala zabrániť okamžitému obráteniu výstupu.

Odklon napájania a zeme môže hrať úlohu v celkovej indukčnosti.