PCB layout 走線不走心,遲早會返工
發布時間:2020-05-18 15:26:07
高速先生成員--薑傑(jié)
走線熙熙,汲汲交期;走線攘攘,亟亟歸檔(dàng)。
項目(mù)伊(yī)始,高速先生的內心其實(shí)是抗拒的,因為實在看不出仿真(zhēn)的必要(yào):目標信號是DDR3L,數據速率最高800Mbps,地址控(kòng)製類信號(hào)走線拓(tuò)撲為一拖二、T型拓撲。信號普通、速率尋常、拓撲簡單(dān)。
架不住客戶的一再堅持,加(jiā)上前(qián)期項(xiàng)目介入階段,客戶言辭閃爍,提供PCB文件時也不大爽快(kuài),似乎(hū)有難言之(zhī)隱,高速先生漸生警覺——事情可能並沒有想象的(de)那麽簡單。客戶最終(zhōng)還是提(tí)供了單板文件,不過一(yī)直強調(diào)是外協設計的。
打開(kāi)板子仔細查看,卻是險象環生,高速先生精神為之一振,心裏大概有了譜。雖(suī)然有了預判,不過,對於如(rú)此不走尋常路的(de)設計以前隻是耳聞,今日一見,難免興奮,實在(zài)想(xiǎng)看看仿真結果與預期是否一致。
考慮選擇(zé)地址(zhǐ)控製(zhì)類(lèi)信號作為仿真對象,之所以這麽做除了因(yīn)為該單板的此類信號布(bù)線激進,另一個原因是相對於絕(jué)大多(duō)數數據信號的點(diǎn)到點拓撲,地址控製類(lèi)信號(hào)通常是一拖多,而且沒有數據信號對應的片內端接來減小反射(shè),因此(cǐ)出問題(tí)的概率相對較大。先看DDR3L地(dì)址控(kòng)製類走線最(zuì)長的信號波形(如下圖):高低電平分明,滿(mǎn)足閾值要求(qiú),邊沿單調,沒有回溝,整體看來雖然有輕微的過衝和振鈴,不是十(shí)分完美,也算比較正常(cháng)。

難道(dào)就這(zhè)樣愉快的PASS了?不,還沒到重點。因為通道整體仿(fǎng)真的結果會讓(ràng)你得出截然相反的結論!不信請看同組地址信(xìn)號同時運行時黯然(rán)失色的眼圖:仿佛熬夜之後勉強睜開的眼睛,布滿血絲,感受到他的疲憊了嗎?
不(bú)好意思(sī),放錯圖(tú)了,應該(gāi)是這張。

單拎出(chū)來的信號質(zhì)量沒問題,同組(zǔ)信號一起運行卻不給力,想必一直關注(zhù)高速先生公眾號的朋友已經想到了答案:串擾!是的,高速先生也這(zhè)麽想。尤其是在高速先生新近(jìn)推出一期關於層間串擾的短視頻(pín)之後,串擾問(wèn)題更是引起了不少人的關(guān)注,詳情識別右下方二維碼:

回到本期案例,繼續抽絲剝繭(jiǎn)。仔細觀(guān)察DDR3L地址信號走線之間(jiān)的間距就能發現端倪:線寬0.1mm,相鄰走線air-gap也是0.1mm!而且還(hái)不是零散的個別現(xiàn)象,整個通道的(de)地址控製類信號都是如此處理。

當然(rán)了,以上關於串擾的推斷還隻是大膽的(de)假設,下麵就需要小心(xīn)的求證。既然懷疑問題的症結在(zài)於串擾,那麽對比不(bú)同程(chéng)度(dù)的串擾對通道信號(hào)的影響最(zuì)具有說服力(lì)。好在仿真的(de)時候可以調整串擾係數(shù),這樣就不必(bì)等(děng)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,先(xiān)將串擾降低為原版(bǎn)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(diào)整串擾係數,將(jiāng)串擾減小至原設計的50%,信號振鈴進一步減小,眼圖逐漸恢複(fù)正常。

直接將串擾減小到原設計的5%,整個眼圖都變的(de)精神(shén)抖擻,十分清爽。

通過仿真反饋,客戶最終還是把DDR3L的走線中心距調整至3W,線距(jù)調整後的通道仿真結果達到了預(yù)期的要求。
後來才(cái)了解到,初(chū)始(shǐ)版本PCB是客戶的一(yī)個Layout新手設計,初生牛犢不(bú)怕虎,加上交期(qī)的(de)壓力,走線約束設置出現(xiàn)偏(piān)差,於(yú)是就出現了這麽一版(bǎn)試探信號底線的設計,相信經過這次返工(gōng)的煎熬(áo),串擾對這名(míng)Layout攻城獅而言不會再是書本上蒼(cāng)白的理論。正所謂:走線熙熙,急趕(gǎn)交期;走線攘攘,串(chuàn)擾飆漲。隻是,有多少走(zǒu)線可(kě)以重來,有多少單板經得起等待?
