Anonim

Den elektriska symmetri som krävs av dessa strukturer gäller också grupper av signaler som adress- och databussar, även om de enskilda signalerna är i en enda ände.

Så hur kan stamvägledning användas för att underlätta dirigering av elektriskt-symmetrisk signalering inom ett snabbt PCB-designflöde med hög täthet?

Tänk på två PCB: er för identiska schematiska konstruktioner med identisk placering - en dirigeras automatiskt utan specialfunktioner och en av en professionell PCB-designer. Vad är det första du märker?

n

Kanske snyggheten i den designade versionen jämfört med den automatiska: strukturen som designern har lagt till för att passa det tekniska syftet. Bussar flyter som snyggt bankade floder; differentiella par går från förare till mottagare med obruten harmoni mellan TX + och TX-.

Större ordning i fysisk design ger större ordning i elektriskt beteende, vilket ger bättre signalintegritet och EMC och layouter som kan återanvändas.

Designuppgiften
Effektiv digital höghastighetsdesign omfattar tre huvudsakliga designfaser: planering av fördesign, begränsningsbaserad fysisk design och verifiering.

Utformningen av en buss av stubserie-terminerad logik (SSTL) klass I-differentiella par som dirigerats mellan två FPGA: er används här för att illustrera dessa designfaser. Elektrisk symmetri maximeras genom att dirigera differentialbussen som ett enda sammansatt bagageobjekt snarare än som en uppsättning av sammanhängande anslutningar.

Pre-design planering
Höggs första designare planerar vanligtvis höghastighetslayout före eller under schematisk fångst, för att besluta om dirigering av topologi, lagerstapel och avslutningar för att ge rena signaler och låga utsläpp (EMI). Allt detta arbete är dock förgäves, om layouten inte liknar planen.

Den första uppgiften är att planera ett enda par. I höghastighetsdesign är ett designscenario en skrapplatta som representerar föreslagna kretsar när det gäller element som överföringslinjer och logikbuffertar.

Dessa scenarier kan antingen matas in direkt eller extraheras från befintlig PCB-layout. Scenariot som representeras här är en föreslagen 233MHz differentiell signal; denna ekvivalenta krets är baserad på information som tillhandahålls i en designkit för FPGA som beaktas i kombination med transmissionslinjer som representerar initiala planer för komponentplacering och lagerstapel.

Nästa steg är att verifiera att en buss med sådana differentiella par fortfarande kommer att ge god prestanda vid det föreslagna avståndet på 0, 127 mm inom varje par och 0, 254 mm mellan par. Denna analys består av att helt enkelt koppla samman fyra av dessa differentiella par i ett nytt scenario och simulera med olika stimulansmönster. Ett nytt ögonmönster visar att prestandan fortfarande är bra på dessa avstånd.

Vid signalering med en enda ände är det inte önskvärt att spår-till-spårkoppling ska dominera kopplingen till referensplan (kraft och mark), men vid differentiell signalering är detta en avsiktlig designfunktion. Nära sammankopplade differentiella par kan tolerera större avskiljning från referensplan än enkelsignaler, men referensplan över och under spåren av innerlagret måste vara symmetriska med avseende på avstånd och material.

Denna nära koppling ger skillnader i karakteristisk impedans beroende på relativ omkoppling. Naturligtvis bör + och - sidorna på ett differentiellt par växla i udda läge - den ena blir låg-hög medan den andra går hög-låg. Inducerade ljudsignaler kan emellertid spridas i jämnt läge - samma riktningsomkoppling.

För att maximera elektrisk prestanda måste routningen i den fysiska konstruktionen - med undantag för väsentliga undantag som kort FBGA-utrymningsruttning - reproducera de förutsagda lägesimpedansvärdena.

Begränsningsbaserad fysisk design
Trunk-routing innebär att dirigera grupper av signaler auto-interaktivt som sammansatta objekt, såsom differentiella par, bussar med enkelslutna signaler och grupper av differentiella par, som här.

Det vackra med trunkledningen är att elektrisk symmetri bevaras automatiskt, liksom trunkens integritet när tekniska förändringar görs. Dessa mål kan inte lätt uppnås genom att behandla sammansatta signaler som bara grupper av enkelrutter. Genom att använda trunk-dirigering betyder att många signalintegritetsproblem, och särskilt snedställda och oförutsägbara variationer av förökningsläge, kommer ut "i tvätten".

Verifiering
Skew är under 15 pund och kan sänkas ytterligare genom att finjustera flyktvägen. Det kombinerade ögonmönstret för den dirigerade 16-bitars differentiella bussen visar bra korrelation med scenariot för design.

Jämnt läge och udda modimpedans för stamm-dirigerad sektion är 56 [ohm] respektive 43 [ohm] (motsvarande 86 [ohm] differentiell impedans).

Även om spåren är nära kopplade, sammanfogar de närliggande övre och nedre markplanen värdena närmare varandra. Detta innebär att avslutningar är effektiva för både udda och jämnt läge, avslutar brus såväl som signal.

Par-till-par-avståndet av dubbelt avståndet inom varje par resulterar i försumbar störning av differentiella signaler på grund av korsning.

Att utöka elektrisk symmetri till den sammansatta signalnivån ger förutsägbarhet, fler möjligheter för överklockning på grund av låg skevhet och, ofta, elektrisk begränsning efter tvätt.

Koblingsvägledad differentiell buss.
Längder utjämnas innan dirigeringen går in i huvudstamavsnittet. Inom bagageutrymmet behandlas differentialbussen som ett enda sammansatt dirigeringsobjekt.

Detta visar den fysiska förverkligandet av differentiell buss - i detta fall ansluter IO-bankerna till Altera Stratix II FPGA-enheter. Eftersom längderna utjämnas vid inträde till bagageutrymmet garanteras skevningen vara låg när signalerna lämnar bagagerummet längst bort för att ansluta till finlinjen BGA.