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僅僅隻是PCB背板的問題嗎(ma)?

發布時(shí)間:2020-12-14 17:07:19

某老鐵自己設計的一(yī)個10Gbps背板係統包含交換板、背板(bǎn)和業務板,但調試的時候發現其中(zhōng)有(yǒu)幾個(gè)槽位眼圖質量比較差,然後(hòu)客戶想讓我們修改背板來解決問題,各位老鐵(tiě),改背板就有救了嗎?

高速先(xiān)生成員--周偉

閑話少說,事情是這(zhè)樣的:某一直關注高速先生的老鐵有天突然發了一個求助(zhù)郵件給我們,內容如(rú)下:
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我們拿到(dào)板子文件,根據描述,背板的架構如下,其中有問題的是交換(huàn)板6槽(cáo)到3、4槽,交換板7槽(cáo)到(dào)9、10槽。

 

2.png

居然是對稱的出錯,看來這個(gè)問(wèn)題不是(shì)偶然而是必然,事出反常必有妖,下(xià)麵開始我們(men)高速先生捉(zhuō)妖的一(yī)貫套路(lù)!

3.png

首先我們(men)需(xū)要查看PCB設計文件,我們(men)始終相信隻要設計哪裏有問題,總是能通過PCB文件查到(dào)一(yī)些蛛絲馬跡的,隻是隱藏的深淺不一而已(yǐ)。接下來我們一一對各塊板子進行細致(zhì)的檢查(無非就是檢查哪裏違背了高速設計規則,然(rán)後判斷影響(xiǎng)的大小)。

 

先來看背板,背板走線比較簡單,基本是連接器(qì)到連接器直連,且做了背(bèi)鑽,也對差分孔進行了一定的優化,初步(bù)看起來沒有什麽大的問題,一些小問題如下:

 

4.png

主要的問題是差分對穿過連接器,反焊盤沒法繼續掏大,同時焊盤又太大,導致過孔阻抗會偏低。

 

接著再(zài)來看看交換板的PCB走線情況(為了(le)保密,盡量(liàng)隻截取和我們問題相關的部分走線),可以看出,沒有出問題的通道線路主要分布在芯片(piàn)上下的位置,線路比較長且靠(kào)近底層走線,stub較短(duǎn);而出問題的兩個插槽(cáo)正好位於中間部分的走線,線路都比較短(2.2inch左右),最主要的問題是2mm板厚大部分信號走在(zài)第(dì)三層(紅色走線),且(qiě)連接器過孔沒(méi)有做反焊盤(pán)優化(huà),此時過孔stub的影響非常大,差分過孔阻抗估計不足60ohm。另外在芯片處由於空間比較小,反(fǎn)焊盤掏空的尺寸有限,且stub也較長,過孔(kǒng)阻抗(kàng)先天會較低,在我(wǒ)們看來交換板的(de)設計(jì)對於高速信號來說可能是最(zuì)致命的影響。

 

5.png

最後來檢查業務板,業務板上和交換板的設(shè)計一樣也有致命的缺陷,主要的問題是2mm的板厚,關鍵的信號走(zǒu)在第三層(céng)且沒有(yǒu)背鑽,這樣導致過孔stub較長,而差分過孔本身又沒有優化,這幾個因(yīn)素嚴重影(yǐng)響到過孔阻抗,導致過孔阻抗偏低,加劇(jù)了係統的信號反射。

 

6.png

從上麵查板的結(jié)果來(lái)看,大致問(wèn)題(tí)已經(jīng)比(bǐ)較清楚了,修改背板不一定能解決這個信(xìn)號質量不好(hǎo)的問題,主要是交換板和業務板(bǎn)本身(shēn)的設計問題比較大造成(chéng)的,而這些問題如過孔stub太長、過(guò)孔沒有優化等其實我(wǒ)們高速先生之前一直強調過,高速(sù)信號需要注意的(de)細節會更多,往往一(yī)個細節沒(méi)有注意就會成為壓死駱駝的最後一根稻草!

 

下一(yī)步我們會(huì)通過仿真和測試來進行驗(yàn)證我(wǒ)們的猜想,欲知詳情,請看下回(huí)分解!

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