刘丽娟 | 文

上周和大家讨论了TX、RX为什么要分层,并抛出了一个具体的布线问题:BGA需要出4行线,2行TX、2行RX,但是分两种BGA pin定义(如下图所示),针对这两种BGA pin定义我们该如何出线?

图1

有同学已经知道要TX、RX分层出线以减小串扰。TX、RX分层的字面意思,就是TX、RX不同层。但是,是否只要不同层,你就真的达到了TX、RX分层的意义呢?比如下图所示左边的BGA pin排列,如果采用右边的出线层安排,我们来看看layer3、layer5层的TX信号对layer8层的RX信号的串扰。

图 2

为了让大家对layer3/5的TX走线与layer8的RX过孔的位置关系一目了然,我分别把俯视图、侧面图展示出来:

针对上图所示的两种出线方式,layer3、layer5层的TX对Layer8层的Rx信号,串扰量如下所示:

上面两条串扰线,给我们展示了两个东西:

1．TX、Rx分层没分对,就跟没分层一样。比如TX出线在layer3,它在12．5GHz处,对RX@layer8的串扰达到-46．2dB,比上周说的TX、RX同层所产生的-47．3dB的串扰还大。

2．TX、Rx分层没分对,TX、RX出线层离的越远串扰越大。比如TX在12．5GHz处对RX@layer8的串扰,layer3的TX与layer5的TX多了10dB。

上周我们说TX、RX如果不分层,80mVpp Rx信号可能扛不住1200mVpp TX信号的“小拳拳”,现在TX、RX分层了,怎么串扰还这么大呢?这是因为1200mVpp TX虽然用小拳拳捶不着你了,但人家会用道具,改拿棍子怼你了。只要力道够,照样把你怼趴下,甚至比小拳拳捶的还疼。

想要彻底不挨揍,就得切断TX信号的影响,简单地说,就是主动远离TX的控制范围,站在小拳拳打不着、拿棍子也怼不着的距离外。那么TX手里的棍子是什么呢,有多长?——TX手里的棍子,就是过孔的铜柱;长度就是过孔的长度。

我们别办法让TX不拿棍子,但我们可以用菜刀把它的棍子切短。对过孔背钻,就使得过孔的长度就变短,再让RX信号站在过孔长度范围以外。喏～～～就是下面这个样子的啦～～

那么BGA要TX、RX分层,怎么分层才是正确的分层?简单、粗暴放答案,看图说话:

针对上图所示的出线方式,layer8层的TX对Layer3层的Rx信号,串扰量如下图红色线所示:在12．5GHz的串扰从-46dB迅速降至-80dB!!

好了,现在来回答上周抛出的问题,两种pin定义的BGA该如何分层。

1．针对TX/TX/RX/RX pin排列的BGA:如果PCB层数够,每一行BGA过孔用一层出线,共4个布线层;如果PCB层数不够,可以两行BGA过孔用一层出线,共2个布线层,具体如下图所示:

TX/TX/RX/RX pin排列的BGA区域出线方式

2．针对TX/RX/TX/RX pin排列的BGA:只能每一行BGA过孔用一层出线,共4个布线层,具体如下图所示:

TX/RX/TX/RX pin排列的BGA区域出线方式

总的原则是:想办法切断过孔的影响。