高速PCB设计指南 理器、可编程门阵列以及在OC48卡上的DSP和微处理器的系统接口电路相连接。独立的 锁相环、电源滤波器和本地参考电压源也集成在一起。 其中,微处理器是一个多电源器件,主电源为2V,33V的IO信号电源由板上其他数 字器件共享。独立数字时钟源为OC48IO、微处理器和系统IO提供时钟 经过检查不同功能电路块的布局和布线要求,初步建议采用12层板,如图3所示。微 带和带状线层的配置可以安全地减少邻近走线层的耦合并改善阻抗控制。第一层和第二层之 间设置接地层,将把敏感的模拟参考源、CPU核和PLL滤波器电源的布线与在第一层的微 处理器和DSP器件相隔离。电源和接地层总是成对出现的,与OC48卡上为共享3.3V电源 层所做的一样。这样将降低电源和地之间的阻抗,从而减少电源信号上的噪声 要避免在邻近电源层的地方走数字时钟线和高频模拟信号线,否则,电源信号的噪声将 耦合到敏感的模拟信号之中 要根据数字信号布线的需要,仔细考虑利用电源和模拟接地层的开口( split)),特别是在 混合信号器件的输入和输出端。在邻近信号层穿过一开口走线会造成阻抗不连续和不良的传 输线回路。这些都会造成信号质量、时序和EM问题。 有时增加若干接地层,或在一个器件下面为本地电源层或接地层使用若干外围层,就可 以取消开口并避免出现上述问题,在OC48接口卡上就采用了多个接地层。保持开口层和布 线层位置的层叠对称可以避免卡变形并简化制作过程。由于1盎司覆铜板耐大电流的能力 强,3.3V电源层和对应的接地层要采用1盎司覆铜板,其它层可以采用0.5盎司覆铜板,这 样,可以降低暂态高电流或尖峰期间引起的电压波动 如果你从接地层往上设计一个复杂的系统,应采用0093英寸和0.100英寸厚度的卡以 支撑布线层及接地隔离层。卡的厚度还必须根据过孔焊盘和孔的布线特征尺寸调整,以便使 钻孔直径与成品卡厚度的宽高比不超过制造商提供的金属化孔的宽高比 如果要用最少的布线层数设计一个低成本、高产量的商业产品,则在布局或布线之前, 要仔细考虑混合信号PCB上所有特殊电源的布线细节。在开始布局和布线之前,要让目标 制造商复査初步的分层方案。基本上要根据成品的厚度、层数、铜的重量、阻抗(带容差)和 最小的过孔焊盘和孔的尺寸来分层,制造商应该书面提供分层建议 建议中要包含所有受控阻抗带状线和微带线的配置实例。要将你对阻抗的预测与制造商 对阻抗的结合起来考虑,然后,利用这些阻抗预测可以验证用于开发CAD布线规则的仿真 工具中的信号布线特性。 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IO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(见图4) 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(见图5) 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,要与分销商的应用高速 PCB 设计指南 - 2 - 理器、可编程门阵列以及在 OC48 卡上的 DSP 和微处理器的系统接口电路相连接。独立的 锁相环、电源滤波器和本地参考电压源也集成在一起。 其中，微处理器是一个多电源器件，主电源为 2V，3.3V 的 I/O 信号电源由板上其他数 字器件共享。独立数字时钟源为 OC48 I/O、微处理器和系统 I/O 提供时钟。 经过检查不同功能电路块的布局和布线要求，初步建议采用 12 层板，如图 3 所示。微 带和带状线层的配置可以安全地减少邻近走线层的耦合并改善阻抗控制。第一层和第二层之 间设置接地层，将把敏感的模拟参考源、CPU 核和 PLL 滤波器电源的布线与在第一层的微 处理器和 DSP 器件相隔离。电源和接地层总是成对出现的，与 OC48 卡上为共享 3.3V 电源 层所做的一样。这样将降低电源和地之间的阻抗，从而减少电源信号上的噪声。 要避免在邻近电源层的地方走数字时钟线和高频模拟信号线，否则，电源信号的噪声将 耦合到敏感的模拟信号之中。 要根据数字信号布线的需要，仔细考虑利用电源和模拟接地层的开口(split)，特别是在 混合信号器件的输入和输出端。在邻近信号层穿过一开口走线会造成阻抗不连续和不良的传 输线回路。这些都会造成信号质量、时序和 EMI 问题。 有时增加若干接地层，或在一个器件下面为本地电源层或接地层使用若干外围层，就可 以取消开口并避免出现上述问题，在 OC48 接口卡上就采用了多个接地层。保持开口层和布 线层位置的层叠对称可以避免卡变形并简化制作过程。由于 1 盎司覆铜板耐大电流的能力 强，3.3V 电源层和对应的接地层要采用 1 盎司覆铜板，其它层可以采用 0.5 盎司覆铜板，这 样，可以降低暂态高电流或尖峰期间引起的电压波动。 如果你从接地层往上设计一个复杂的系统，应采用 0.093 英寸和 0.100 英寸厚度的卡以 支撑布线层及接地隔离层。卡的厚度还必须根据过孔焊盘和孔的布线特征尺寸调整，以便使 钻孔直径与成品卡厚度的宽高比不超过制造商提供的金属化孔的宽高比。 如果要用最少的布线层数设计一个低成本、高产量的商业产品，则在布局或布线之前， 要仔细考虑混合信号 PCB 上所有特殊电源的布线细节。在开始布局和布线之前，要让目标 制造商复查初步的分层方案。基本上要根据成品的厚度、层数、铜的重量、阻抗(带容差)和 最小的过孔焊盘和孔的尺寸来分层，制造商应该书面提供分层建议。 建议中要包含所有受控阻抗带状线和微带线的配置实例。要将你对阻抗的预测与制造商 对阻抗的结合起来考虑，然后，利用这些阻抗预测可以验证用于开发 CAD 布线规则的仿真 工具中的信号布线特性。 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(见图 4)。 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(见图 5)。 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