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“背板問題”分解來了,且看我(wǒ)們(men)如何捉妖

發布時間(jiān):2020-12-21 17:21:09

通過上文的(de)查(chá)板,我們雖然可以定性到一些問題,但可能還是沒法徹底打消一些(xiē)人的疑慮,同樣是插業務板和交換板,為什麽其他的槽沒有問題?難道(dào)不是背板的問題嗎?這真是一個拷問靈魂的問題。

高速(sù)先生成(chéng)員--周偉

通過上文的(de)查板(bǎn),我們雖然(rán)可以定性到一些問題,但可能還是沒法徹底打消(xiāo)一些人的疑(yí)慮(lǜ),同樣是插業務(wù)板和交換板,為什麽其(qí)他的槽沒有問題?難道不(bú)是背板的問題嗎?這真是一(yī)個拷問靈魂的問題。

我(wǒ)們當然是有辦法來解決這個問題的,那就是仿真和測試。我們的老(lǎo)鐵也(yě)一直有上麵的疑問,他們手上有(yǒu)大量(liàng)的(de)交換和業務板,且在之(zhī)前的老係(xì)統(tǒng)裏麵運行沒什麽故(gù)障,所以就隻打(dǎ)算修改背板來解決這個信號質量不好的問題,於是他們隻給我們寄(jì)了安裝了業務卡插(chā)槽連接器的背板過來讓我們(men)進行測試。有總比沒有好,隻要能測到其中一塊板子,我們照樣有辦法可以定位到(dào)問題,下(xià)圖就是背板過孔的阻抗測試和仿真結果。

左邊是測試結果,我(wǒ)們直接從7槽過孔處進行的測試,分別測試了7槽到後麵業務板槽位的線路阻抗,從仿真(zhēn)和測試結果可以看出過孔(kǒng)的阻抗確實偏低,在70~75ohm左右,另外測試結果的末端最低點阻抗範圍在80~90ohm,這是由於這個位置的業務板插槽上有(yǒu)連接器(qì)及末(mò)端開路,拉高了過孔的阻抗,但阻(zǔ)抗仍然(rán)偏(piān)低較多。

雖然沒有交換(huàn)板和業務板可(kě)以進行實測,但從背板的仿真(zhēn)和(hé)測試對比來看,仿真和測(cè)試結果是完全(quán)吻合(hé)的,那麽我們就可以(yǐ)基於同樣的方法來對交換板和業務板上的過(guò)孔進行建(jiàn)模,這也是SI領域常用的方法,和我們高速先生做測試板驗證是一樣的道理。通過對交換板上L3層信號過孔進行建模仿真,得(dé)到(dào)BGA及連(lián)接(jiē)器處過孔的阻(zǔ)抗如下圖所示。

從仿真結果可以看出(chū)過孔阻抗和之前的(de)估計(jì)很吻合,不超過60ohm,尤其是連接器處過孔才(cái)55ohm左右,這個極大的影(yǐng)響了信(xìn)號質量,從無源(yuán)協議來看最直(zhí)接影響(xiǎng)的(de)是通(tōng)道的回(huí)損指標,因為業務板和交換板的處理方式、板材和疊層都差不多,所以可以不用重複(fù)建模,它們的過孔阻抗也是差不多的。

 

最後我們(men)根據各部分的模型和走(zǒu)線情況,對這個係(xì)統進(jìn)行通道無(wú)源仿(fǎng)真,得到的通道參數如下圖所示:

從仿真結果可以看出,通(tōng)道的回損確實超標了,同時也影響到插(chā)損的結果(9槽的係統整個長度不到8inch),這也是為(wéi)什麽眼圖不好的原因。

 

此(cǐ)時,如(rú)果(guǒ)我們盡可(kě)能的優化背板過孔,同時將背(bèi)板通道加長到5inch來降低回損的影響,通道無源仿真結果如下(xià)圖所(suǒ)示:

可(kě)以看(kàn)出回損依然超標,並且插損更大了,說明僅(jǐn)僅通過優化背板來解決(jué)目前眼圖不好的(de)方案是行不通(tōng)的(de)。

接著我們(men)再(zài)來看下不優化(huà)背板(bǎn),僅優化交換板,同時加(jiā)長(zhǎng)交換板上的線路到3inch的(de)情況,仿真結(jié)果如下圖所示。

 

可以看出回損得(dé)到了改善,同時插損也變小了(le),此結果可以滿足協議的無源要求,這個結果也可以說明為(wéi)什麽其他槽位的眼圖沒(méi)有太大的問(wèn)題,主要是業務(wù)板上(shàng)其他槽位的信(xìn)號線路比(bǐ)較長,且沒有長stub的影響。所以如果隻想改一種板子,優化交(jiāo)換板或業務板其中一塊是最優性價比的方案。當然如果想把握更大,或者還想(xiǎng)兼容(róng)後麵更高速(sù)率(lǜ)的係統,一次性把問題完全(quán)解決,最好就是把交(jiāo)換板、業務板和背板(非必要)全部(bù)進行優(yōu)化(不差錢方案)。整個係統優化後的仿真結(jié)構如下(xià)圖所示。

看到這裏(lǐ),我們的問題也差不多基本解決(jué)了,但還有個疑問,為什麽交換(huàn)板和業務板在之(zhī)前的係統裏麵沒發現什麽大問題呢(ne)?帶著這個疑問,我們又和老鐵交流了一下,事情終於水落(luò)石出了,之前之所以(yǐ)沒有出問題(tí),主要是信號速(sù)率還(hái)沒(méi)有到10Gbps,stub的(de)影響還沒有那麽明顯,速率高了stub的影響當然就顯(xiǎn)露出來了,所以說高速(sù)信號(hào)需要關注更多(duō)的細節,就如東哥的至理名言:“細(xì)節決(jué)定成敗、錢多(duō)決定(dìng)友愛”

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