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[技术资讯]高速PCB电路板设计指南之二十八【第二十八篇】
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三、OC48卡的布局。
     在光收发器和DSP之间的高速模拟信号对外部噪声非常敏感。同样,所有特殊电源和参考电压电路也使该卡的模拟和数字电源传输电路之间产生大量的耦合。有时,受机壳形状的限制,不得不设计高密度板卡。由于外部光缆接入卡的方位和光收发器部分元件尺寸较高,使收发器在卡中的位置很大程度上被固定死。系统I/O连接器位置和信号分配也是固定的。这是布局之前必须完成的基础工作。
     与大多数成功的高密度模拟布局和布线方案一样,布局要满足布线的要求,布局和布线的要求必须互相兼顾。对一块混合信号PCB的模拟部分和2V工作电压的本地CPU内核,不推荐采用“先布局后布线”的方法。对OC48卡来说,DSP模拟电路部分包含有模拟参考电压和模拟电源旁路电容的部分应首先互动布线。完成布线后,具有模拟元件和布线的整个DSP要放到距离光收发器足够近的地方,充分保证高速模拟差分信号到DSP的布线长度最短、弯曲和过孔最少。差分布局和布线的对称性将减少共模噪声的影响。但是,在布线之前很难预测布局的最佳方案。
     要向芯片分销商咨询PCB排板的设计指南。在按照指南设计之前,要与分销商的应用工程师充分交流。许多芯片分销商对提供高质量的布板建议有严格的时间限制。有时,他们提供的解决方案对于使用该器件的“一级客户”是可行的。在信号完整性(SI)设计领域,新器件的信号完整性设计特别重要。根据分销商的基本指南并与封装中每条电源和接地引脚的特定要求相结合,就可以开始对集成了DSP和微处理器的OC48卡布局布线。
     高频模拟部分的位置和布线确定后,就可以按照框图中所示的分组方法放置其余的数字电路。要注意仔细设计下列电路:对模拟信号灵敏度高的CPU中PLL电源滤波电路的位置;本地CPU内核电压调整器;用于“数字”微处理器的参考电压电路。
     数字布线的电气和制造准则规范此时才可以恰当地应用到设计之中。前述对高速数字总线和时钟信号的信号完整性的设计,揭示出一些对处理器总线、平衡Ts及某些时钟信号布线的时滞匹配的特殊布线拓扑要求。但是你或许不知道,也有人提出更新的建议,即增加若干端接电阻。
     在解决问题的过程中,布板阶段做一些调整是当然的事。但是,在开始布线之前,很重要的一步是按照布局方案验证数字部分的时序。此时此刻,对板卡进行完整DFM/DFT布局复查将有助于确保该卡满足客户的需要。

四、OC48卡的数字布线。
     对于数字器件电源线和混合信号DSP的数字部分,数字布线要从SMD出路图(escape patterns)开始。要采用装配工艺允许的最短和最宽的印制线。对于高频器件来说,电源的印制线相当于小电感,它将恶化电源噪声,使模拟和数字电路之间产生不期望的耦合。电源印制线越长,电感越大。
     采用数字旁路电容可以得到最佳的布局和布线方案。简言之,根据需要微调旁路电容的位置,使之安装方便并分布在数字部件和混合信号器件数字部分的周围。要采用同样的“最短和最宽的走线”方法对旁路电容出路图进行布线。
     当电源分支要穿过连续的平面时(如OC48接口卡上的3.3V电源层),则电源引脚和旁路电容本身不必共享相同的出口图,就可以得到最低的电感和ESR旁路。在OC48接口卡这样的混合信号PCB上,要特别注意电源分支的布线。记住,要在整个卡上以矩阵排列的形式放置额外的旁路电容,即使在无源器件附近也要放置 。
     电源出路图确定之后,就可以开始自动布线。OC48卡上的ATE测试触点要在逻辑设计时定义。要确保ATE接触到100%的节点。为了以0.070英寸的最小ATE测试探头实现ATE测试,必须保留引出过孔(breakout via)的位置,以保证电源层不会被过孔的反面焊盘(antipads)交叉所隔断。
     如果要采用一个电源和接地层开口(split)方案,应在平行于开口的邻近布线层上选择偏移层(layer bias)。在邻近层上按该开口区域的周长定义禁止布线区,防止布线进入。如果布线必须穿过开口区域到另一层,应确保与布线相邻的另一层为连续的接地层。这将减少反射路径。让旁路电容跨过开口的电源层对一些数字信号的布板有好处,但不推荐在数字和模拟电源层之间进行桥接,这是因为噪声会通过旁路电容互相耦合。
     若干最新的自动布线应用程序能够对高密度多层数字电路进行布线。初步布线阶段要在SMD出口中使用0.050英寸大尺寸过孔间距和考虑所使用的封装类型,后续布线阶段要容许过孔的位置互相靠得比较近,这样所有工具都能实现最高的布通率和最低的过孔数。由于OC48处理器总线采用一种改进的星形拓扑结构,在自动布线时其优先级最高。

总结
     OC48卡布板完成之后要进行信号完整性核查和时序仿真。仿真证明布线指导达到预期的要求并改善了第二层总线的时序指标。最后进行设计规则检查、最终制造的复查、光罩和复查并签发给制造者,则布板任务才正式结束。
2012-10-12 作者:Admin  
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