หากในยุคอัจฉริยะนี้ ในสาขานี้ คุณต้องการที่จะมีทักษะใน FPGA แล้วโลกจะละทิ้งคุณ The Times จะละทิ้งคุณ

ข้อควรพิจารณาสำหรับระบบความเร็วสูง PCB design related to serdes applications are as follows:

(1) การเดินสายไมโครสตริปและสตริปไลน์

เส้นไมโครสตริปกำลังเดินสายไฟเหนือชั้นสัญญาณภายนอกของระนาบอ้างอิง (GND หรือ Vcc) ที่คั่นด้วยสื่อไฟฟ้าเพื่อลดความล่าช้า สายริบบอนถูกกำหนดเส้นทางในชั้นสัญญาณด้านในระหว่างระนาบอ้างอิงสองระนาบ (GND หรือ Vcc) สำหรับรีแอคแตนซ์แบบ capacitive ที่มากขึ้น การควบคุมอิมพีแดนซ์ที่ง่ายขึ้น และสัญญาณที่สะอาดกว่า ดังแสดงในรูป

สายไมโครสตริปและสายสตริปเหมาะที่สุดสำหรับการเดินสาย

(2) การเดินสายสัญญาณความแตกต่างความเร็วสูง

วิธีการเดินสายทั่วไปสำหรับคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูง ได้แก่ Edge Coupled microstrip (ชั้นบนสุด), Edge Coupled ribbon line (ชั้นสัญญาณที่ฝังตัว, เหมาะสำหรับคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล SERDES ความเร็วสูง) และไมโครสตริป Broadside Coupled ดังแสดงในรูป

การเดินสายคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลความเร็วสูง

(3) ความจุบายพาส (BypassCapacitor)

ตัวเก็บประจุบายพาสเป็นตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่มีอิมพีแดนซ์อนุกรมต่ำมาก ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงในสัญญาณการแปลงความเร็วสูง ตัวเก็บประจุบายพาสมีสามประเภทที่ใช้เป็นหลักในระบบ FPGA: ระบบความเร็วสูง (100MHz ~ 1GHz) ตัวเก็บประจุบายพาสที่ใช้กันทั่วไปมีตั้งแต่ 0.01nF ถึง 10nF โดยทั่วไปจะกระจายภายใน 1 ซม. จาก Vcc; ระบบความเร็วปานกลาง (มากกว่า 100 เมกะเฮิรตซ์ 47 เมกะเฮิรตซ์) ช่วงตัวเก็บประจุบายพาสทั่วไปคือ 100nF ถึง 3nF ตัวเก็บประจุแทนทาลัมโดยทั่วไปภายใน XNUMX ซม. ของ Vcc; ระบบความเร็วต่ำ (น้อยกว่า 10 MHZ) ช่วงตัวเก็บประจุบายพาสที่ใช้กันทั่วไปคือตัวเก็บประจุ 470nF ถึง 3300nF เลย์เอาต์บน PCB ค่อนข้างอิสระ

(4) การเดินสายความจุที่เหมาะสมที่สุด

Capacitor wiring can follow the following design guidelines, as shown.

การเดินสายแบบ Capacitive ที่เหมาะสมที่สุด

แผ่นพินแบบ Capacitive เชื่อมต่อโดยใช้รูขนาดใหญ่ (Via) เพื่อลดค่ารีแอกแตนซ์ของคัปปลิ้ง

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.

ใช้ตัวเก็บประจุ LESR (ความต้านทานอนุกรมที่มีประสิทธิภาพต่ำ)

แต่ละพิน GND หรือรูควรเชื่อมต่อกับระนาบพื้น

(5) ประเด็นสำคัญของการเดินสายนาฬิการะบบความเร็วสูง

หลีกเลี่ยงการคดเคี้ยวซิกแซกและเดินนาฬิกาให้ตรงที่สุด

พยายามกำหนดเส้นทางในชั้นสัญญาณเดียว

อย่าใช้รูทะลุให้มากที่สุด เนื่องจากรูทะลุจะทำให้เกิดการสะท้อนที่รุนแรงและอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกัน

ใช้การเดินสายไมโครสตริปในชั้นบนสุดเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้รูและลดความล่าช้าของสัญญาณ

วางระนาบกราวด์ใกล้กับชั้นสัญญาณนาฬิกาให้ไกลที่สุดเพื่อลดสัญญาณรบกวนและครอสทอล์ค หากใช้เลเยอร์สัญญาณภายใน เลเยอร์สัญญาณนาฬิกาสามารถประกบระหว่างระนาบกราวด์สองระนาบเพื่อลดสัญญาณรบกวนและการรบกวน ลดความล่าช้าของสัญญาณ

สัญญาณนาฬิกาควรจับคู่อิมพีแดนซ์อย่างถูกต้อง

(6) เรื่องที่ต้องให้ความสนใจในการต่อและเดินสายระบบความเร็วสูง

Note the impedance matching of the differential signal.

สังเกตความกว้างของเส้นสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลเพื่อให้สามารถทนต่อสัญญาณเพิ่มขึ้นหรือลดลง 20%

ด้วยตัวเชื่อมต่อที่เหมาะสม ความถี่พิกัดของตัวเชื่อมต่อควรเป็นไปตามความถี่สูงสุดของการออกแบบ

ควรใช้คัปปลิ้งคู่ขอบให้ไกลที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการคัปปลิ้งคู่ข้าง ควรใช้กฎเศษส่วน 3S เพื่อหลีกเลี่ยงคัปปลิ้งหรือคำไขว้

(7) หมายเหตุเกี่ยวกับการกรองสัญญาณรบกวนสำหรับระบบความเร็วสูง

ลดสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำ (ต่ำกว่า 1KHz) ที่เกิดจากสัญญาณรบกวนของแหล่งพลังงาน และเพิ่มวงจรป้องกันหรือกรองที่จุดสิ้นสุดการเข้าถึงแหล่งพลังงานแต่ละจุด

เพิ่มตัวกรองตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 100F ในแต่ละตำแหน่งที่แหล่งจ่ายไฟเข้าสู่ PCB

เพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูง ให้วางตัวเก็บประจุแบบแยกคัปปลิ้งที่ Vcc และ GND แต่ละตัวให้ได้มากที่สุด

วางระนาบ Vcc และ GND ขนานกัน แยกพวกมันด้วยไดอิเล็กทริก (เช่น FR-4PCB) และจัดวางตัวเก็บประจุบายพาสในชั้นอื่นๆ

(8) ระบบความเร็วสูง Ground Bounce

พยายามเพิ่มตัวเก็บประจุแบบแยกคัปปลิ้งให้กับคู่สัญญาณ Vcc/GND แต่ละคู่

เพิ่มบัฟเฟอร์ภายนอกที่ปลายเอาต์พุตของสัญญาณย้อนกลับความเร็วสูง เช่น ตัวนับเพื่อลดความต้องการความสามารถในการขับขี่

โหมด Slow Slew (แนวลาดเอียงต่ำ) ถูกตั้งค่าไว้สำหรับสัญญาณเอาท์พุตที่ไม่ต้องการความเร็วที่รุนแรง

ควบคุมปฏิกิริยาโหลด

ลดสัญญาณนาฬิกาพลิกหรือกระจายให้ทั่วชิปเท่าๆ กัน

สัญญาณที่พลิกบ่อยจะใกล้เคียงกับพิน GND ของชิปมากที่สุด

การออกแบบวงจรไทม์มิ่งแบบซิงโครนัสควรหลีกเลี่ยงการย้อนกลับของเอาต์พุตในทันที

การโอนแหล่งจ่ายไฟและกราวด์สามารถมีบทบาทในการเหนี่ยวนำโดยรวม