PCB設(shè)計(jì)：為什么要繞等長(zhǎng)？資料下載

為什么要繞等長(zhǎng)？”這個(gè)問題在科學(xué)繞等長(zhǎng)的第一篇文章中就已經(jīng)介紹了，等長(zhǎng)不是目的，等延時(shí)才是目的。我們之所以看見各種規(guī)則上描述的是等長(zhǎng)5mil，或是50mil之類的條件，只是為了方便我們?nèi)ダ斫夂蛯?shí)際應(yīng)用。 以我們最常見的DDR為例，通常大家在網(wǎng)上找到的各種規(guī)范中都要求數(shù)據(jù)信號(hào)控制組內(nèi)5mil的誤差?？催^前面文章的同學(xué)應(yīng)該都知道，這點(diǎn)等長(zhǎng)的裕量和繞線方式、傳播速度差異這些相比不值一提。 面對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)上可能帶來的動(dòng)輒幾十甚至幾百mil的誤差，我們的信號(hào)還能HOLD住嗎？ 口說無憑，直接上仿真看一下。 這次試驗(yàn)的電路是一部分DDR走線，繞線的GAP間距不同于常見的3X而是設(shè)置為5X，走線同層，阻抗一致，盡量避免自耦合及傳播速度不同帶來的延時(shí)誤差。 試驗(yàn)總共分為兩次： 實(shí)驗(yàn)一 所有數(shù)據(jù)信號(hào)等長(zhǎng)嚴(yán)格控制在5mil以內(nèi)。 由于效（偷）率（懶）的關(guān)系，這次仿真沒有用常規(guī)的DDR的仿真流程，即先提取S參數(shù)，再用S參數(shù)搭建電路仿真。而是利用Sigrity的Speed2000快速進(jìn)行一個(gè)時(shí)域的波形仿真。 仿真條件中電源和地都是理想的，模型隨便賦予，只需要保證前后兩次試驗(yàn)一致即可，頻率設(shè)置為1600MHZ。 觀察第一次仿真結(jié)果，可以看見由于等長(zhǎng)誤差非常小，波形基本重合。 整體波形及眼圖如下： 試驗(yàn)二 對(duì)之前的PCB文件進(jìn)行修改，調(diào)整了三根數(shù)據(jù)信號(hào)線的長(zhǎng)度，使得其和組內(nèi)其它走線的長(zhǎng)度偏差分別為60mil、100mil、150mil。其中最大誤差達(dá)到了150mil這個(gè)是我們規(guī)則的30倍。 有沒有心虛，這么大的等長(zhǎng)誤差怕是要挨打吧。 同樣的參數(shù)進(jìn)行仿真，觀測(cè)仿真結(jié)果，可以明顯看到由于等長(zhǎng)存在較大的誤差，波形有了一定的分離，不再重合： 整體波形和眼圖如下： 看的不是很明顯，我們?cè)賹⑶昂髢蓚€(gè)眼圖放在一起，做一個(gè)對(duì)比： 必須得承認(rèn)，嚴(yán)格等長(zhǎng)會(huì)有更好的一個(gè)整體信號(hào)質(zhì)量。但并不意味著，等長(zhǎng)出現(xiàn)一點(diǎn)偏差，這個(gè)系統(tǒng)就無法工作的情況。在我們的這個(gè)試驗(yàn)中，誤差達(dá)到了150mil，但實(shí)際對(duì)比眼圖可以看見，有影響但影響并不大。 這也是為什么我們?cè)谇懊嬲f繞線或是傳播速度可能帶來幾十上百mil的長(zhǎng)度誤差，卻依然被很多人忽視的原因。因?yàn)橄到y(tǒng)本身有足夠的裕量去hold住這些誤差帶來的影響。 既然系統(tǒng)有裕量，那是否意味著設(shè)計(jì)指標(biāo)上可以隨心所欲，或者至少寬松一些？ 回答這個(gè)問題很難，因?yàn)槊恳粋€(gè)設(shè)計(jì)都不相同。這次仿真的條件比較理想，在這種情況下，我們可以接受幾十甚至幾百個(gè)MIL的長(zhǎng)度誤差。但實(shí)際設(shè)計(jì)中，電源噪聲、信號(hào)線之間的串?dāng)_、容性負(fù)載、阻抗等等很多因素都會(huì)使得我們的信號(hào)質(zhì)量一點(diǎn)點(diǎn)惡化。這個(gè)時(shí)候如果還因?yàn)榈乳L(zhǎng)消耗掉幾十個(gè)PS的裕量，就可能會(huì)使得系統(tǒng)岌岌可危。 因此大家有條件的情況下還是應(yīng)該盡量做好等長(zhǎng)，但沒必要去嚴(yán)苛死守這種呆板的規(guī)格，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況去靈活的運(yùn)用。畢竟哪怕是芯片輸出也不能做到一組信號(hào)同時(shí)輸出，再者芯片內(nèi)部的延時(shí)也不一定等長(zhǎng)，這些都比5mil來的嚴(yán)重。 好了，介紹了并行總線，接下來再看串行總線。不同于DDR采用同組多個(gè)數(shù)據(jù)線傳輸，串行總線采用差分傳輸，有更快的傳輸速度。 對(duì)于差分最常見的規(guī)則是5mil的差分對(duì)內(nèi)等長(zhǎng)，但也不乏遇見一些奇怪的要求。比如“我的這個(gè)信號(hào)是PCIE3，要跑8G的，等長(zhǎng)做到1mil?！? 是不是想反駁又不知道如何反駁，沒關(guān)系，馬上驗(yàn)證。 在這次的實(shí)驗(yàn)中，第一對(duì)差分線完全等長(zhǎng)，N和P都是5000mil的長(zhǎng)度，完美。另外一對(duì)差分線，則有5mil的長(zhǎng)度誤差。 有沒有影響，看一下S參數(shù)就一清二楚： 可以看到，一直到50GHZ，有誤差和沒有誤差的差分對(duì)，從S參數(shù)上幾乎看不出區(qū)別。 當(dāng)然這個(gè)不是說差分不需要對(duì)內(nèi)等長(zhǎng)，如果這個(gè)誤差達(dá)到100mil，在高頻段就出現(xiàn)了明顯的諧振： 所以對(duì)于高速差分來說，對(duì)內(nèi)等長(zhǎng)依然是要有的，只是5mil的誤差已經(jīng)足夠，沒必要去追求1mil這么精確。 當(dāng)然如果你的差分速度本身就不高，就不提485或者CAN之類的了，稍微高級(jí)一點(diǎn)，比如100M的網(wǎng)口，想想家里安裝寬帶的時(shí)候，安裝師傅要把網(wǎng)線剪斷制作水晶頭。那一剪刀下去的誤差豈止幾十個(gè)mil，你家就上不了網(wǎng)了嗎？ 等長(zhǎng)適可而止。 相關(guān)閱讀： 本文轉(zhuǎn)載自： PCB設(shè)計(jì)與信號(hào)完整性仿真（作者：十四歲的十四 ） 免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。 (mbbeetchina)