大意了啊!看到PCB原理圖我沒有想
發布時(shí)間:2020-12-07 16:58:05
高速先生(shēng)成員-- 黃剛
一個“xue淋淋”的案例告訴(sù)大家:正確的原理圖不一定就能(néng)產生正(zhèng)確的PCB設計。
原理圖設計與PCB設(shè)計(jì)都是研發流程中的必經階段,我們知道,原理圖設計是PCB設計的前端流(liú)程,之前(qián)的案例也分析過一個錯誤的原理(lǐ)圖必然會導致一個錯(cuò)誤的PCB設計,但是一份正確的原理圖就一定能(néng)得(dé)到一(yī)個正確的PCB設計嗎?
這次介紹一個(gè)視(shì)頻傳輸(shū)模(mó)塊的設計案例,通常(cháng)采用的是SDI的(de)接口,速率(lǜ)倒不像通信(xìn)行業那麽(me)高,一般以6G到12G這個區間的(de)速率為主。該單板是從FMC芯片經過均衡器轉換(huàn)成單端75歐姆走(zǒu)線,然後進入BNC連接(jiē)器,最後通過cable連接到設備端。客戶目標的速率是(shì)6.25Gbps,值得提出的是,PCB也是客戶公司自己設(shè)計的,隻(zhī)是在我(wǒ)們這裏進(jìn)行加工哈。

本(běn)來看上去速率不算太高,設計難度應該不會很大,但是板子加工出(chū)來,客戶進行測試的時候卻出現了大問題。下麵這張圖(tú)是客戶告訴我們的信息及(jí)測試的(de)眼圖結果,客戶在BNC連接器後進行測試,發現6.25Gbps速率下眼圖是閉合的,而實際的功能測試也表明6.25G速率不能(néng)工作,隻能降頻再降頻到1.25G那麽低速(sù)的時候才OK。於(yú)是客戶就求助我們高速先生,看看(kàn)能不能(néng)找到原因(yīn)。

問題很清晰,答案卻很(hěn)模(mó)糊。包(bāo)括客戶和我們的設計工程師都第一時間認為是(shì)均衡器前的這段100歐姆差分線是不是走線有點長(zhǎng)損耗有點大導致的呢?

然而高速先生是理(lǐ)智的,從走線長度來看才不到3inch,走線損耗不會是問題,而且(qiě)焊盤過孔電容這(zhè)些地方(fāng)還做了優化,阻抗一致性也不會差。另外從均衡器(qì)輸(shū)入後測試發(fā)現還有不錯的眼圖也能證明損耗不會很大。因此(cǐ)看起來最有可能的一個猜測(cè)應該是要被pass掉(diào)了。
有了之前原理圖可能會出(chū)問題的經驗,高速先生也慢(màn)慢關注起原理(lǐ)圖的設計來(lái)了,於是在聽取了客戶提供的信息後,我們拿到了(le)客戶的原理圖來檢查下,結果發現原理上應該沒太大的問題。均衡器(qì)接收後把100歐姆的差分線(xiàn)轉換成75歐姆的單端線(xiàn),原理還是比較清晰(xī)的。

但是高速(sù)先生依然發現了一(yī)些非常規的設計,細看75歐姆單端輸出的走線部分,客戶還進行了通過磁珠進行下拉的操作,應該(gāi)是(shì)用(yòng)於(yú)抗幹擾方(fāng)麵的設計理念。高速先生立馬感覺(jiào)到了一絲絲貓膩,於是把重點放在這個位置(zhì)上,去對比下(xià)原理圖設計和實際PCB設計的情況。

果真有(yǒu)了(le)驚人的發現,從原理圖的下拉理念到PCB的實現肯定是(shì)需要通過走線連接到磁珠(zhū)再進行下拉的。於是我(wǒ)們就看(kàn)到了如上圖所示的在BNC接口位置通過走線連接(jiē)到磁珠再(zài)進行下拉的操作。高速先生憑借之前累(lèi)積的經驗就立(lì)馬斷定了這個位置就是出問題的(de)地方,在原理圖上隻是一根理想的連接線,但是到(dào)了PCB設計上就(jiù)立馬變成了200多mil的stub,理想和現實存在著看起來影響不大(dà)但是實際上影響(xiǎng)很大的差距!
200多mil的stub絕對(duì)會影響6.25Gbps這個速率的信號性能了。高速先生(shēng)認為問題的答案已經找到了,那麽如何讓客戶相信呢?一(yī)般客戶是比較謹慎的,除非有很明(míng)確的答案,否則客戶也不敢貿貿然的進行(háng)改(gǎi)板,於是高速先生看看(kàn)能不能(néng)在現有的板子上進行debug驗證。高(gāo)速先(xiān)生仔細琢磨了PCB文件後,提出了(le)一個(gè)有趣的想法。

因為75歐姆走線剛好是(shì)走線表層線,於是給(gěi)這個想法的實施提供了可能性。我們建議的方法也很簡單而通俗,就是用(yòng)刀直接劃(huá)斷BNC接口位置處(chù)對於的stub走線,就像上圖標注的那個位置。至於刀嘛,隨便像這種刀都(dōu)是可以的啦!

客戶按照高速先生的(de)建議進行這個(gè)操作後,得到了(le)驚喜的效(xiào)果!係統能(néng)成功運(yùn)行到6.25Gbps這個速率了。

這個案例的分享就到(dào)這裏(lǐ)了哈,明槍易躲暗箭難防,有時候PCB設計上的stub非常的隱蔽(bì),稍有點大意的話(huà),就會陷入到stub中而不自知(zhī)。原理圖上的描述真正到了PCB設計還是有很多可能性,到了高速時代後(hòu),任何(hé)一段原理圖上理想的走線在PCB上都變成了不理想的走(zǒu)線,帶來各種意想不到的高速問(wèn)題。因(yīn)此PCB工程師(shī)也需要不斷積累(lèi)經驗以及理論知(zhī)識,才能在高速時代立於不敗之地哈!
