大意(yì)了啊!看到PCB原理圖我(wǒ)沒有想
發布時間:2020-12-07 16:58:05
高速先生成員-- 黃剛
一個(gè)“xue淋淋”的案例告訴大家:正確的原理圖不一定就能產(chǎn)生正確的PCB設計。
原(yuán)理圖設計(jì)與PCB設計(jì)都是(shì)研發流程中的必經階段,我們知道,原(yuán)理(lǐ)圖設計是PCB設計的前端流程,之前的案例也分析過一個錯誤的原理圖必然會導致一(yī)個錯誤的PCB設(shè)計,但是一份正確的原理圖就(jiù)一定能得到一個正確的PCB設計嗎?
這次介紹(shào)一個視頻傳輸模(mó)塊的設計案例(lì),通常采用的是SDI的接口,速率倒不像通信行業那麽高,一般以6G到12G這個區間的速率為主(zhǔ)。該單(dān)板是從FMC芯片經(jīng)過均衡器轉換成單端75歐姆走線,然後進入BNC連接器,最後通過cable連接到設(shè)備端。客戶目標的速率是6.25Gbps,值得提出的是,PCB也是客戶公司自己設計的,隻是在我們這裏進行加工哈。

本來看上去速率不算太高,設計難度應該不會很(hěn)大,但是板子加工出來,客(kè)戶(hù)進行測試的時候卻出現了大問(wèn)題。下麵這張(zhāng)圖是客戶告訴我們的信息及測試的眼圖結果,客戶在BNC連接器後進行測試(shì),發現6.25Gbps速(sù)率下眼圖是閉合的,而實(shí)際(jì)的功能測試(shì)也表明6.25G速率(lǜ)不能工作,隻能降頻再降頻到1.25G那麽低速的時候(hòu)才OK。於是客戶就求助我(wǒ)們高速先生,看看(kàn)能不能找到原因。

問題很清(qīng)晰,答案卻很模糊。包括客戶和我們的設計工程師都第(dì)一時間(jiān)認(rèn)為是均衡器前的這段100歐姆差(chà)分線(xiàn)是不是(shì)走線有點長損耗有點大(dà)導致的呢(ne)?

然而高速先生是理智的,從走線長(zhǎng)度來看才不到3inch,走線損耗不會是問題,而且焊盤過孔電容(róng)這些地(dì)方還做了優化,阻抗一致性(xìng)也不會差。另外從均衡器輸入後測(cè)試發現還有不錯的眼圖也能證明損耗不會很大。因此(cǐ)看起來最(zuì)有可能的一個猜測應該是要被pass掉了。
有了之前原理圖可能會出問題的經驗,高速先生也慢(màn)慢關注起原理圖的設計來了,於是在聽取了客戶(hù)提供(gòng)的信息後(hòu),我們拿到了客戶的原理(lǐ)圖來檢查下,結果發現原(yuán)理上應該沒太大的問題。均衡器接收後把100歐姆的差分(fèn)線轉換成75歐姆的(de)單端線,原理還(hái)是比較清晰的。

但是高速先生依然(rán)發現了一(yī)些非常(cháng)規的設計,細看75歐姆單端輸出的走(zǒu)線部分,客戶還進行了通過(guò)磁珠進行下拉的操作,應該是用於抗幹(gàn)擾方麵的設計理念。高速先生立馬感覺到了一絲絲(sī)貓膩,於是(shì)把重(chóng)點(diǎn)放在這個位置上,去對比下原理圖設計和實際PCB設計的(de)情(qíng)況。

果真有了驚人的發現,從原理圖的下拉(lā)理念到(dào)PCB的實現肯定是(shì)需要通過走線連接到磁珠再(zài)進行下拉的。於是我們就看到了如上圖所示的在BNC接口位置通過走線連接到磁珠再進行下拉的(de)操作。高速先生憑借之前累積的經驗就立馬斷定了這個位置就是出問題的地方(fāng),在原理圖上隻是一根理想的(de)連接線,但是到(dào)了PCB設計(jì)上就立馬變成了200多mil的stub,理想和現實存在(zài)著看(kàn)起來影響不大(dà)但是實際上影響很大的(de)差距!
200多mil的stub絕對會影(yǐng)響6.25Gbps這個速率的信號性能了。高速先生認為問題的答案已經找到了,那麽如何讓客戶相信呢?一般客戶(hù)是比較謹慎(shèn)的,除(chú)非有很明確的答案,否則客戶也(yě)不敢貿貿然的(de)進行改板,於是高速先生看看能不能在現有的板子上(shàng)進行debug驗證。高速先生仔細琢磨了PCB文(wén)件後,提出了一個有趣的想法。

因為(wéi)75歐姆走線剛好是走線表層線,於是給這個想法的實施(shī)提供了可能性。我們建議的方(fāng)法也很簡單而通俗,就是用刀直接劃斷BNC接口位置處對於的stub走(zǒu)線,就像上圖標注的那個位置。至於刀嘛,隨便像這種刀都是(shì)可以的啦!

客戶按照高速先生的建議進行這(zhè)個(gè)操作後,得到了驚喜的效果!係統能成功運行(háng)到6.25Gbps這個速(sù)率了。

這個案例的分享就到(dào)這裏了哈,明槍易躲暗箭難防,有時候PCB設計上的stub非常的隱蔽,稍有點(diǎn)大意(yì)的話,就會陷入到stub中而不自知(zhī)。原理圖上的描述真正到了PCB設計還(hái)是有很多可能性,到了高速時(shí)代後,任何一段原理圖上理想的走線在PCB上(shàng)都變(biàn)成(chéng)了不理想的走線,帶來各種(zhǒng)意想不到的高速問(wèn)題。因此PCB工程師也需要不斷積(jī)累經驗以及理論知識,才能在高速時代立於不(bú)敗之地哈!
