公众号:高速先生

作者:黄刚

PCB工程师:“没有层走了,这几对10G信号要多换几次层,要打4次过孔才能走过去啊!”

SI工程师:“……”

不知道粉丝里面做PCB设计的朋友们有没有上面所说的困难呢?由于老板或者客户成本要求很高,层数只有那么几层,高速信号还特别多,而且多就算了,还特别不顺,有交叉,有交叉就意味着中间可能需要多换几次过孔,但是速率又不低,要求保证很好的信号完整性,当你用颤抖的双手拉好这几对换了4、5次过孔的高速信号后,连自己都觉得信号质量会挂!!!

关键是你们公司还没有能做仿真验证的同事,而且你这块板子的设计要求又明确的写着:从发送芯片到接收芯片最多只允许……2个过孔!对,你没看错design guide,是2个!

这个时候你的心态可能会有以下2种,要么就自己一个人默默的悲伤,要么极端一点的就会对制定这规则的那位大神有想da他的冲动,当然估计你也是只能在心里面这样想了!

但是问题既然出现了,走线也的确没法直接不多换过孔就走完,那只能高速先生来帮你看看高速信号多换几次过孔是不是一定不行了!

粉丝们早就知道,高速信号对于这种超越设计规则的问题一般都喜欢用实际的测试结果来回答的!于是高速信号就开始了一块新的测试板的设计和制作,其中就把这个问题的场景做进了设计板里去,就是下面这样了!

这个待测物包含了从一个过孔到4个过孔的换层走线结构,当然高速先生还做了一根参考线(REF线),也就是没有过孔的单纯走线和他们4种case来对比了。

经过相当“漫长”的设计加工测试后,唰的一声,高速先生就得到了它们的第一手测试结果,本来还想多说几句理论的东西,但是相信粉丝们都迫不及待的想看对比结果了,我们就把理论的东西放在后面来讲好了。

那我们先来一睹这几种case的测试结果,我们测试到了很高频的40GHz,分别来它们的回波损耗和插入损耗,其中从回波损耗看没有太明显的区别,说明从过孔的阻抗优化得很好,增加换层过孔基本不会带来太多阻抗的失配,从而导致回波损耗的变差。但从插入损耗来看就能看出区别了,在20GHz以后增加一个过孔带来的损耗影响会变得明显,尤其在30GHz之后,过孔本身的能量辐射和流失会变得严重,也是意料之中的事情。

当然可能还有部分粉丝看不懂上面这些频域的损耗曲线,那我们就用时域的方法继续和大家分享这次的测试结果哈。我们分别在以上的过孔换层链路上去传输10G的信号,我们通过时域眼图的方式来看看它们的影响。

于是我们得到了上面5种case的眼图结果,从结果上看到,从REF到4个换层过孔,我们能看到这10G信号眼图的眼高从845mV减小到803mV,但是总体上不会对性能有特别大的影响。

为什么从眼图上看,10G信号的眼图差别不会特别大呢?因为回到我们的插入损耗来看,在10G的位置的确也是差别不大,频域上的差别不大其实就能对应到时域上的差别不大了!

总结一下这篇文章的核心内容哈,高速先生从自己做的测试板来看,对于高速信号经过多次换层过孔的性能是这么看的:多增加一个经过优化的换层过孔,是不会对高速信号的性能有非常大的影响!但是这个前提很重要,那就是“经过优化”的换层过孔!再突出一次,是经过优化的过孔!