PCB layout 走線不走(zǒu)心,遲早(zǎo)會返工
發布時間:2020-05-18 15:26:07
高速先生成員--薑(jiāng)傑
走線熙熙,汲(jí)汲交期;走線攘攘,亟亟(jí)歸檔。
項目伊(yī)始,高速先生的內心其實(shí)是(shì)抗拒的,因為實在看不出(chū)仿真(zhēn)的必要:目標信號是DDR3L,數據速率(lǜ)最高800Mbps,地址控製類信號走(zǒu)線拓撲為一(yī)拖二、T型拓撲。信號普通、速率尋常、拓撲簡單。
架不住客戶的一再堅持,加上前(qián)期項目介(jiè)入階段,客戶言辭閃爍,提供PCB文件時也不大爽快,似乎有難(nán)言之隱,高(gāo)速(sù)先生漸生警覺——事情(qíng)可能並(bìng)沒有想象的那麽簡單。客戶最終還是提供了單板文件,不過一直強調是外協設計的。
打(dǎ)開板子仔細查(chá)看,卻是險象環生,高速先生精神為之一振,心裏大概有了譜。雖然有了預判,不(bú)過,對於如此不走(zǒu)尋常路的設計以前隻是耳聞,今日一(yī)見,難免(miǎn)興奮,實在想看看仿(fǎng)真結果與預期是否一(yī)致。
考慮選擇地址控製類信號作為仿真對象,之所以這麽做(zuò)除了因為該單板的此類信號布線激進,另一個原因是相對於(yú)絕大多數數據信號的點到點拓撲(pū),地址(zhǐ)控製類信(xìn)號通常(cháng)是一拖多,而且沒(méi)有數(shù)據信號對應的片內端接來減小反射,因(yīn)此出問題的概率(lǜ)相(xiàng)對較大(dà)。先看DDR3L地址控製類走線最長的信號波形(如下圖(tú)):高低電平分明,滿足閾值要求,邊沿單調(diào),沒有回溝,整體看來雖然有輕微的過(guò)衝和振鈴,不是十分完美,也算比較正常。

難道(dào)就這樣(yàng)愉快的PASS了?不,還沒到重(chóng)點。因為通道整體仿真的結果會讓(ràng)你得出截然相反的結(jié)論!不信請看同組地址信號同時運行時黯然失色的眼圖:仿佛熬夜之後勉強睜開的眼睛,布滿血絲(sī),感受到他的疲憊了嗎?
不好意思,放錯圖了,應該是(shì)這張。

單拎出來的(de)信號質(zhì)量沒問題,同組信號一起運行卻(què)不給(gěi)力,想必一直(zhí)關注(zhù)高速先生公眾號的朋友已經想到(dào)了答案(àn):串擾!是的,高速(sù)先生也這麽想。尤其是在高速先生新(xīn)近推出(chū)一期關於層間串擾的短視頻之後,串擾問題(tí)更是引起(qǐ)了不少人的關注,詳情識別右下方二維碼:

回到本期案例,繼續抽(chōu)絲(sī)剝繭。仔細觀察DDR3L地(dì)址信號走線之間的間距就能發(fā)現端倪:線寬0.1mm,相鄰走線air-gap也是0.1mm!而且還不是零散的個別現象,整個通道的地址控製類信(xìn)號都是如此(cǐ)處理。

當然了,以上關於串擾的推斷還隻是大膽的假設,下麵就需要(yào)小心的求證(zhèng)。既然懷疑問題的症結在於串擾,那麽對比不同程度的串(chuàn)擾對通道信號的影響最具有說服力(lì)。好在仿真的時候可以調整串擾係數,這樣就不必等客戶提供不同的PCB版本來逐一驗證。提取參數時通過調整(zhěng)串擾係數(shù),先將串擾降低為原版本的75%,由於振鈴的減小,眼睛中的“血絲”開始減少,眼圖如下:

繼(jì)續調整(zhěng)串擾係數,將串擾減小至原設計的50%,信號振鈴進一步減小,眼圖(tú)逐漸恢複正常。

直接將串擾減小到原設計的5%,整個眼圖都變的精神抖擻,十分清爽。

通過仿(fǎng)真反饋(kuì),客戶最終(zhōng)還(hái)是把DDR3L的(de)走線中心距調整至3W,線距(jù)調整後的通道仿真結果達到了預期的要求。
後來才了解到,初始版本PCB是客戶的一個Layout新手設計,初生牛犢不怕虎,加上交期的壓力,走線(xiàn)約束設置出現(xiàn)偏差,於是就出現了這麽(me)一版試探(tàn)信號底線的(de)設計,相信(xìn)經過這次返工的煎熬,串(chuàn)擾對這名Layout攻城獅而言不會再是書本上蒼白的理論。正所謂:走線熙熙,急趕交期;走線攘攘,串擾飆漲。隻是,有多少走線可以重來,有多少單板經得(dé)起等待(dài)?
