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针对以上高速信号还有如下方面的要求
01
BGA焊盘区域挖参考层
如果接口的工作速率≥8Gbps建议在BGA区域挖掉这些信号正下方的L2层参考层以减小焊盘的电容效应挖空尺寸R10mil。
如果接口的工作速率8Gbps例如DP接口只工作在5.4Gbps那么不用挖BGA区域的参考层如下图所示。 02
避免玻纤编织效应
PCB基板是由玻璃纤维和环氧树脂填充压合而成。玻璃纤维的介电常数大约是6树脂的介电常数一般不到3。在路径长度和信号速度方面发生的问题主要是由于树脂中的玻璃纤维增强编织方式引起的。
较为普通的玻璃纤维编织中的玻璃纤维束是紧密绞合在一起的因此束与束之间留出的大量空隙需要用树脂填充PCB中的平均导线宽度要小于玻璃纤维的间隔因此一个差分对中的一条线可能有更多的部分在玻璃纤维上、更少的部分在树脂上另一条线则相反树脂上的部分比玻璃纤维上的多。这样会导致D和D-走线的特性阻抗不同两条走线的时延也会不同导致差分对内的时延差进而影响眼图的质量。 当接口的信号速率达到8Gbps且走线长度超过1.5inch需谨慎处理好玻纤编织效应。建议采用以下方式之一来避免玻纤编织效应带来的影响。
方式一 改变走线角度如按10°~ 35°或PCB生产加工时将板材旋转10°以保证所有走线都不与玻纤平行如下图所示。 方式二 使用下图走线则W至少要大于3倍的玻纤编织间距推荐值W60milθ10°L340mil。 03
差分过孔建议
1、高速信号尽量少打孔换层换层时需在信号孔旁边添加GND过孔。地过孔数量对差分信号的信号完整性影响是不同的。无地过孔、单地过孔以及双地过孔可依次提高差分信号的信号完整性。
2、选择合理的过孔尺寸。对于多层一般密度的PCB设计来说选用0.25mm/0.51mm/0.91mm钻孔/焊盘/POWER隔离区的过孔较好对于一些高密度的PCB也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的过孔也可以尝试盲埋孔设计。
3、过孔中心距的变化对差分信号的信号完整性影响是不同的。对于差分信号过孔中心距过大或过小均会对信号完整性产生不利影响。
4、如果接口的工作速率≥8Gbps那么这些接口差分对的过孔尺寸建议根据实际叠层进行仿真优化。 以下给出基于EVB一阶HDI叠层的过孔参考尺寸
R_Drill0.1mm (钻孔半径)
R_Pad0.2mm (过孔焊盘半径)
D1差分过孔中心间距
D2表层到底层的反焊盘尺寸
D3信号过孔与回流地过孔的中心间距 04
耦合电容优化建议
1、耦合电容的放置按照设计指南要求放置。如果没有设计指南时若信号是IC到IC耦合电容靠近接收端放置若信号是IC到连接器耦合电容请靠近连接器放置。
2、尽可能选择小的封装尺寸减小阻抗不连续。
3、如果接口的信号工作速率≥8Gbps那么这些接口的差分隔直电容建议按如下方式进行优化
1根据接口选择挖空一层或者两层地平面如果挖空电容焊盘正下方L2地参考层需要隔层参考即L3层要为地参考层
2如果挖空L2和L3地参考层那么L4层要为地参考层。挖空尺寸需根据实际叠层通过仿真确定以下给出基于EVB一阶HDI叠层的参考尺寸。
【注】D1差分耦合电容之间的中心距L挖空长度H挖空宽度。 4、在耦合电容四周打4个地通孔以将L2~L4层的地参考层连接起来如下图所示。 05
ESD优化建议
1、ESD保护器件的寄生电容必须足够低以允许高速信号传输而不会降级。
2、ESD需放置在被保护的IC之前但尽量与连接器/触点PCB侧尽量靠近放置在与信号线串联任何电阻之前放置在包含保险丝在内的过滤或调节器件之前。
3、如果接口的信号工作速率≥8Gbps那么这些接口的差分对ESD器件建议按以下方式优化。挖空ESD焊盘正下方L2和L3地参考层L4层作为隔层参考层需要为地平面。挖空尺寸需结合 ESD型号并根据实际叠层通过仿真确定。
以下给出基于基于EVB一阶HDI叠层的所用ESD型号为ESD73034D的参考尺寸 4、同时在每个ESD四周打4个地通孔以将L2~L4层的地参考层连接起来如下图所示。 06
连接器优化建议
1、在连接器内走线要中心出线。如果高速信号在连接器有一端信号没有与GND相邻PIN时设计时应在其旁边加GND孔。
2、如果接口的信号工作速率≥8Gbps那么这些接口的连接器要能符合相应的标准要求如HDMI2.1/DP1.4/PCI-E3.0协议标准。推荐使用这些厂商的连接器Molex、Amphenol、HRS等等。
3、根据接口选择挖空一层或者两层地平面如果挖空连接器焊盘正下方的L2地参考层需隔层参考即L3层要作为地参考层如果挖空L2和L3的地参考层那么L4层需要为地平面作为隔层参考层。挖空尺寸需结合连接器型号并根据实际叠层通过仿真确定。
4、建议在连接器的每个地焊盘各打2个地通孔且地孔要尽可能靠近焊盘。
以下给出基于EVB一阶HDI叠层的挖空参考尺寸 连接器推荐布线方式 设计完PCB后一定要做分析检查才能让生产更顺利这里推荐一款可以一键智能检测PCB布线布局最优方案的工具 华秋DFM软件 只需上传PCB/Gerber文件后点击 一键DFM分析 即可根据生产的工艺参数对设计的PCB板进行可制造性分析。
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