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仅仅只是PCB背板的问题吗?

助工
2020-12-26 18:38:52    评分

作者:一博科技高速先生自媒体成员 周伟

事情是这样的:某一直关注高速先生的老铁有天突然发了一个求助邮件给我们,内容如下:

我们拿到板子文件,根据描述,背板的架构如下,其中有问题的是交换板6槽到3、4槽,交换板7槽到9、10槽。

居然是对称的出错,看来这个问题不是偶然而是必然,事出反常必有妖,下面开始我们高速先生捉妖的一贯套路!

首先我们需要查看PCB设计文件,我们始终相信只要设计哪里有问题,总是能通过PCB文件查到一些蛛丝马迹的,只是隐藏的深浅不一而已。接下来我们一一对各块板子进行细致的检查(无非就是检查哪里违背了高速设计规则,然后判断影响的大小)。

先来看背板,背板走线比较简单,基本是连接器到连接器直连,且做了背钻,也对差分孔进行了一定的优化,初步看起来没有什么大的问题,一些小问题如下:


主要的问题是差分对穿过连接器,反焊盘没法继续掏大,同时焊盘又太大,导致过孔阻抗会偏低。

接着再来看看交换板的PCB走线情况(为了保密,尽量只截取和我们问题相关的部分走线),可以看出,没有出问题的通道线路主要分布在芯片上下的位置,线路比较长且靠近底层走线,stub较短;而出问题的两个插槽正好位于中间部分的走线,线路都比较短(2.2inch左右),最主要的问题是2mm板厚大部分信号走在第三层(红色走线),且连接器过孔没有做反焊盘优化,此时过孔stub的影响非常大,差分过孔阻抗估计不足60ohm。另外在芯片处由于空间比较小,反焊盘掏空的尺寸有限,且stub也较长,过孔阻抗先天会较低,在我们看来交换板的设计对于高速信号来说可能是最致命的影响。

最后来检查业务板,业务板上和交换板的设计一样也有致命的缺陷,主要的问题是2mm的板厚,关键的信号走在第三层且没有背钻,这样导致过孔stub较长,而差分过孔本身又没有优化,这几个因素严重影响到过孔阻抗,导致过孔阻抗偏低,加剧了系统的信号反射。

从上面查板的结果来看,大致问题已经比较清楚了,修改背板不一定能解决这个信号质量不好的问题,主要是交换板和业务板本身的设计问题比较大造成的,而这些问题如过孔stub太长、过孔没有优化等其实我们高速先生之前一直强调过,高速信号需要注意的细节会更多,往往一个细节没有注意就会成为压死骆驼的最后一根稻草!

下一步我们会通过仿真和测试来进行验证我们的猜想,欲知详情,请看下回分解!







关键词: PCB 背板 PCB走线 信号质量    

高工
2020-12-26 22:59:41    评分
2楼

学到了


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