高速设计的几个基本概念

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Security Level: 2021-7-13 李聪聪李聪聪 高速设计的几个基本概念高速设计的几个基本概念 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 2 高速信号 l经验结论经验结论: 当信号的上升时间小于4-6倍信号传输延时，即认为信号是高速信号。 l对于我们常用的FR-4介质材料, l传输延迟 :142.2(ps/inch) . l高速不等于高频，但高频往往带来高速。高速不等于高频，但高频往往带来高速。 HUAWEI TE

2、CHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 3 传输线 l PCB板上的信号传输速率越来越高，PCB走线已经表现出传输线的性 质，在低速电路中视为短路线的连线上，在同一时刻的不同位置的电流 电压已经不同，因此必须采用分布参数传输线理论来处理。传输线的模 型可以表示如下图: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 4 反射 反射产生的原因：电磁波沿信号路径传播，在阻抗不连续点产反射产生的原因：电磁波沿信号路径传播，在阻抗不连续点产 生反射生反射 1）芯片内核）芯片内核 2）封装）封装

3、 3） ）连连接器接器 4） ）过过孔孔 5） ）测试焊盘测试焊盘 6） ）电电源地平面分割源地平面分割 阻抗不连续点产生反射阻抗不连续点产生反射 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 5 反射 Zo传输线路上的阻抗 Zs信号源的内部阻抗 ZL负载阻抗 要消除反射，必须使下面的公式成立： (Zs-Zo)/(Zs+Zo)=0 (ZL-Zo)/(ZL+Zo)=0 解得 Zs=Zo ZL=Zo 这就是阻抗匹配条件，传输线上的信号只有阻抗匹配了， 才能消除信号反射，从而解决信号的上下过冲、震铃等不良现象。 HUAWEI TECHNO

4、LOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 6 阻抗匹配 l串联匹配 l并联匹配并联匹配 lAC匹配匹配 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 7 串联匹配 各参数的参考值如下： rs：17 欧姆；Rs：33 欧姆； Z0：50 欧姆；Zt：。 传输线的一次入射电压 如左图所示: HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 8 串联匹配 在终端的反射 电压如左图所示: 所以，当2.5V的入射波传到终端后，又从终端产生了一个2

5、.5V的 反射波向源端传播。在终端，入射的2.5V入射波和反射的2.5V反射波叠 加，使得终端元件接收到5V的满幅电平。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 9 串联匹配 因为源端的反射系数(Zs-Zo)/(Zs+Zo)=0,因此源端不再反射, 即从负载反射回源端的波，在源端被完全吸收。至此，整条传输线上 得到5V的电压。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 10 串扰 Aggressor Victim 当两个网络靠近时，一个网络的电流变化会引起另外一

6、个网络的电 流变化，即产生串扰。也就是两个网络之间的电磁场耦合产生。串扰只在 上升、下降沿电流变化时产生。 Aggressor Victim Crosstalk-induced noise HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 11 减小串扰的手段 l选择慢变化边沿信号的器件。选择慢变化边沿信号的器件。 l选择输出摆幅和电流小的器件。选择输出摆幅和电流小的器件。 l为了减少为了减少PCB上的线间耦合，可采取以下措施：上的线间耦合，可采取以下措施： l 1）减少电源地层与信号层间距）减少电源地层与信号层间距 l 2）提高相邻信号层间距）提高相邻信号层间距 l 3）减少并行走线长度）减少并行走线长度 l 4）增加线间距抑制）增加线间距抑制 l 5）地线隔离）地线隔离 l 6）在受害线上采用匹配技术）在受害线上采用匹配技术 l 7）关键信号线走）关键信号线走STRIPLINE l把噪声裕量大的信号放在耦合大的区域把噪声裕量大的信号放在耦合大的区域 l尽量避免信号的同时变化。尽量避免信号的同时变化。 HUAWEI TECH