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PCB规划过程中需求考虑的要素

PCB设计过程中需要考虑的因素-千兆位级串行I/O技术有着极其出色的优越性能,但这些优越的性能是需要条件来保证的,即优秀的信号完整性。例如,有个供应商报告说,他们第一次试图将高速、千兆位级串行设计用于某种特定应用时,失败率为90%。为了提高成功率,我们可能需要进行模拟仿真,并采用更复杂的新型旁路电路。

千兆位级串行I/O技能有着极端超卓的优胜功能,但这些优胜的功能是需求条件来确保的,即优异的信号完好性。例如,有个供货商陈述说,他们第一次企图将高速、千兆位级串行规划用于某种特定应用时,失败率为90%。为了进步成功率,咱们或许需求进行模仿仿真,并选用更杂乱的新式旁路电路。

Spartan-6 FPGA的GTP作业功能取决于PCB的信号完好性,PCB规划过程中需求考虑到以下要素:板的叠层结构,元器件的布局,信号走线。

PCB规划过程中需求考虑的要素

电源与叠层

针对Spartan-6 FPGA的GTP transceiver,叠层能够分为两组,电源散布层和信号走线层。电源层用来衔接GTP的MGTACC,MGTAVCCPLL,MGTAVTTTX和MGTAVTTRX电源引脚。叠层结构能够参阅下图。

在上图的叠层中,地平面层位传输信号线供给了信号回流途径。一起,因为在两信号层中心有屏蔽的平面,在信号走线时就能够不考虑相邻层走线的所需考虑的问题,而且供给了更多的信号途径。

GTP的电源层应该与地平面严密相邻,添加耦合效果,地平面能够为GTP的电源平面供给屏蔽,屏蔽电源平面来自上一层或下一层信号引起的噪声搅扰。

实际上,从另一个视点考虑,即当电源的噪声出现在高频规模,跟着频率的增大,越来越难找到电容能够掩盖此频率规模,到达滤波效果,直至不或许找到这样的电容。跟着电容值的减小,相关的杂散电感和封装的电阻值并不相应改动,所以频率响应也不会产生太大改变。为了在高速状况下完成较好的电源分配,咱们需求运用电源层和地层来建构咱们自己的电容。为了更有用的到达咱们的意图,一般需求运用相邻的电源层和地层。

GTP的电源管脚和电源散布网络之间的衔接对GTP的作业功能起着很要害的效果。PDN,和FPGA需求低阻抗和低噪声的衔接。FPGA的GTP电源忍受最大噪声为10mVpp,在10KHz到80MHz的规模内,电源能够用一个小块平面。这个小的电源平面不要掩盖到SelecTIO接口的区域。

电容摆放

旁路电容除了考虑容值巨细外,需求考虑的另一重要方面是电容的放置。

一般的规则是,电容值越大则其放置要求越不严厉。若电容值较小,则电容应该尽或许接近电源和地的引脚。能够选用的一种办法是将不必的通用IO的走线和过孔移除,从而为旁路电容腾出空间

GTP的电源切割区域的方位和GTP滤波电容的方位也能够参阅下图。

PCB规划过程中需求考虑的要素

信号走线

应该防止GTP信号走线和SelecTIO信号走线在相邻层,其各自的回流途径也应坚持别离,包含过孔。

差分线路对之间以及差分线路和其他线路之间都要坚持必定的间隔,这一点是很重要的。一般的规则是:相邻线路对间的间隔至少要 5 倍于线路对中两线的间隔如下图所示。

PCB规划过程中需求考虑的要素

千兆位级信号差分线路应当尽或许防止改动走线层。假如跨层传输是有必要的,那么需求特别当心。首要,有必要供给一个完好的回来途径。所以咱们有必要把层A的参阅层和层B的参阅层耦合在一起。最理想的状况是两个参阅层都是地层。在这种状况下,回来途径能够经过在转层过孔邻近放置另一个衔接两个参阅层的过孔来完成。下图给出这种技能的示意图。

PCB规划过程中需求考虑的要素

假如参阅层是不同的(一个是地层,另一个是电源层),则需求在离过孔尽或许近的地

方放置 0.01μF 的电容来衔接两个参阅层,下降回流途径的阻抗。如下图所示。

PCB规划过程中需求考虑的要素

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