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缩小阻抗距离,处理PCB传输线之SI反射问题

本站为您提供的缩小阻抗差距,解决PCB传输线之SI反射问题,SI问题最常见的是反射,我们知道PCB传输线有特征阻抗属性,当互连链路中不同部分的特征阻抗不匹配时,就会出现反射现象。SI反射问题在信号波形上的表征就是:上冲/下冲/振铃等。

SI问题最常见的是反射,咱们知道PCB传输线有“特征阻抗”特点,当互连链路中不同部分的“特征阻抗”不匹配时,就会呈现反射现象。SI反射问题在信号波形上的表征便是:上冲/下冲/振铃等。

1. SI问题的成因

下图所示是一个典型的高速信号互连链路,信号传输途径包含:①发送端芯片(封装与PCB过孔)②子卡PCB走线③子卡连接器④背板PCB走线⑤对侧子卡连接器⑥对侧子卡PCB走线⑦AC耦合电容⑧接纳端芯片(封装与PCB过孔)

缩小阻抗距离,处理PCB传输线之SI反射问题

图1.典型高速信号互连链路

  

能够看出,实践电子产品的高速信号互连链路是比较复杂的,而且一般在不同部件连接点处是会发生阻抗失配的问题、然后形成信号的发射。

高速互连链路常见的阻抗不接连点:  

(1)芯片封装:一般芯片封装基板内的PCB走线线宽会比一般PCB板细许多,阻抗操控不简单; 

(2)PCB过孔:PCB过孔一般为容性效应,特征阻抗偏低,PCB规划最应该重视与优化;  

(3)连接器:连接器内铜互连链路的规划要一起遭到机械可靠性与电气功能的两层影响,在两者之间寻求平衡;  

PCB走线反而一般状况下阻抗操控比其他互连部件更简单,要点重视层叠规划、板材挑选,但一般PCB加工板厂的阻抗操控公役为10%,要抵达5~8%的阻抗公役操控往往需求花费更高的加工成本。  

2. 传输线反射基础理论  

当驱动器加信号到传输线时,信号的起伏依赖于驱动器的电压与电阻和传输线阻抗。驱动器上的初始电压经过本身电阻和传输线阻抗的分压来操控。  

下图描绘了加在长的传输线上的初始波形,初始的电压Vi传送到传输线上直到抵达结尾,Vi的起伏经过驱动器电阻和传输线阻抗的分压来决议:

 

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图2.信号波形在长传输线的传达

  

假如传输线的结尾端接一个阻抗,而且这个阻抗与线的阻抗准确的匹配,那么起伏为Vi的信号将被端接到地,电压Vi将仍保持在线上直到信号源转化。在这种状况下Vi是dc稳态值。不然,假如传输线的结尾的阻抗不是线的特征阻抗,信号的一部分端接到地,信号的其余部分将被反射到传输线回到源。反射回的信号的量经过反射系数决议,反射系数由确认的点的反射电压和输入电压的比决议。这个点界说为传输线上阻抗不接连。阻抗不接连能够是不同特征阻抗的传输线的一部分,也能够是端接电阻或者是到芯片缓冲器上的输入阻抗。

反射系数的核算:

其间Z0为传输线规范阻抗,Zt为传输线上某个不接连点的阻抗。

等式假定信号在特征阻抗为Z0的传输线上传送遇到了不接连的阻抗Zt。留意假如Z0=Zt,反射系数为0,意味着没有反射。Z0= Zt这种状况就称为匹配的端接。  

如下图所示当输入波形遇到端接Zt,信号的一部分Viρ被反射回源端而且加在输入波形上,整个输入信号波形起伏为Viρ+Vi。反射的部分可能从源发生另一个反射,反射和逆反射一向继续直到传输线安稳。

 

缩小阻抗距离,处理PCB传输线之SI反射问题

图3.阻抗不匹配状况下的信号反射

  

当传输线彻底匹配、短路、开路时的反射系数如下图所示:

 

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图4.(a)端接(b)短路(c)开路 三种状况下的反射系数

  

在实践使用的互连链路中,抱负的传输线是不存在的,也不可能存在彻底匹配,因而信号的反射是必定存在的,规划的关键在于怎么把互连链路中的各个部件阻抗距离尽量缩小,然后减小反射信号起伏、防止多级反射对信号质量形成丧命影响。

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