PCB設(shè)計(jì)：“背板問題”分解

同樣是插服務(wù)板和交換板。為什么其他槽沒有問題？不是背板嗎？這真的是一個折磨靈魂的問題。
我們當(dāng)然有辦法解決這個問題，就是模擬和測試。我們老鐵路一直有上述問題。他們手里有大量的交換和服務(wù)板，以前的舊系統(tǒng)沒有故障，所以他們只打算修改背板來解決信號質(zhì)量差的問題，所以他們只把帶有服務(wù)卡插槽的連接器的背板發(fā)給我們測試。總比沒有好。只要能檢測到其中一塊板子，我們還是有辦法定位問題的。下圖顯示了背板過孔的阻抗測試和仿真結(jié)果。
測試結(jié)果顯示在左側(cè)。我們直接測試了從7槽通孔到后面服務(wù)板槽的線路阻抗。從模擬和測試結(jié)果可以看出，通孔的阻抗確實(shí)很低，約為70~75ohm，測試結(jié)果末尾的最低阻抗在80~90ohm之間。這是由于該位置的服務(wù)板插槽末端的連接器和開路，增加了過孔的阻抗，但阻抗仍然低得多。
雖然沒有開關(guān)板和服務(wù)板進(jìn)行實(shí)際測量，但是從背板模擬和測試的對比來看，模擬和測試結(jié)果是完全一致的，所以我們可以基于相同的方法對開關(guān)板和服務(wù)板上的過孔進(jìn)行建模，這也是SI領(lǐng)域常見的方法，這與我們的高速測試板驗(yàn)證是一樣的原因。通過對開關(guān)板上L3信號過孔進(jìn)行建模和仿真，BGA和連接器處過孔的阻抗如下圖所示。
從仿真結(jié)果可以看出，過孔阻抗與之前的估計(jì)吻合較好，不超過60歐姆，尤其是連接器處的過孔只有55ohm左右，對信號質(zhì)量影響很大。從被動協(xié)議的角度來看，最直接的影響是信道的回波損耗指數(shù)。由于業(yè)務(wù)板和交換板的處理方法、板和堆疊是相似的，所以不需要重復(fù)建模，它們的過孔阻抗也是相似的。
最后，根據(jù)各部分的模型和路由情況，對系統(tǒng)進(jìn)行無源信道仿真，得到的信道參數(shù)如下圖所示：
從仿真結(jié)果可以看出，信道的回波損耗確實(shí)超標(biāo)，這也影響了插入損耗(9槽系統(tǒng)全長小于8英寸)，這也是眼圖不好的原因。
此時，如果我們盡可能優(yōu)化背板過孔，并將背板通道延長至5英寸，以減少回波損耗的影響，通道無源模擬結(jié)果如下圖所示：
可以看出回波損耗仍然超標(biāo)，插入損耗較大，說明僅通過優(yōu)化背板來解決眼圖差的問題是不可行的。
然后我們來看看背板沒有優(yōu)化的情況，只優(yōu)化了交換板，交換板上的線加長到3英寸。仿真結(jié)果如下圖所示：
可以看出，回波損耗有所改善，插入損耗也有所降低，能夠滿足協(xié)議的無源要求。這個結(jié)果也可以解釋為什么其他插槽的眼圖問題不大，主要是因?yàn)闃I(yè)務(wù)板上其他插槽的信號線比比較長，沒有長存根的影響。因此，如果你只想換一個板，優(yōu)化交換板或者業(yè)務(wù)板都是性價比最高的解決方案。當(dāng)然，如果你想抓住更大的系統(tǒng)或者兼容后期更高速的系統(tǒng)，一次性徹底解決問題，最好是把所有的交換板、業(yè)務(wù)板、背板都優(yōu)化(不必要的)(不差錢方案)。