解決串行接口中的信號完整性問題(05-100)

　　一直以來,信號完整性都是模擬工程師考慮的問題,但是隨著串行數(shù)據(jù)鏈接的傳輸速率向GHz級發(fā)展,數(shù)字硬件設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在也必須關(guān)注這個(gè)重要的問題。

　　目前,芯片之間的高速串行鏈接已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用,用于提高較窄的總線帶寬的吞吐量。一些最新的DSP和處理器已經(jīng)開始采用串行RapidIO對于很多硬件設(shè)計(jì)人員來說,芯片間通訊使用超過300MHz的總線速率是一個(gè)新的挑戰(zhàn),而設(shè)計(jì)出GHz級數(shù)據(jù)傳輸速率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)鏈接則要求更多的細(xì)心和了解,才能確保電路板設(shè)計(jì)和噪音不會(huì)損害到性能。

　　本文探討設(shè)計(jì)人員可能會(huì)面臨的一些信號完整性(SI) 問題和注意事項(xiàng),重點(diǎn)介紹他們面臨的問題,并提出一些建議。為了舉例說明如何應(yīng)用這些原則,本文介紹了一種16 端口串行RapidIO交換機(jī)。

　　注意事項(xiàng)

　　信號質(zhì)量非常重要,在串行RapidIO 中,它是通過接收眼的大小和形狀來量化的。接收眼是一種無限延續(xù)的軌跡,在接收眼中,波形會(huì)隨著上一個(gè)軌跡不斷延續(xù)(圖1)。如果信號路徑中吸收了噪音或其它隨機(jī)信號,便會(huì)引起信號抖動(dòng)和接收眼收縮,從而導(dǎo)致信號質(zhì)量下降。

 

　　圖1 包含一個(gè)接收眼圖的范圍軌跡

 

　　圖2 脈沖過沖和下沖的典型特征

　　在超過300MHz 的頻率上,適用于較低頻率電路板設(shè)計(jì)的大部分最佳做法都需要修改。FR4材料或許還能夠成功用作基礎(chǔ)材料,但是在更高的頻率上,則需要在阻抗計(jì)算和軌跡建模中重新考慮材料的介電常數(shù)和損耗系數(shù)。通孔通路的設(shè)計(jì)也變得十分重要,因?yàn)槲词褂玫墓軤铋L度會(huì)表現(xiàn)出同較厚的電路板和背板不匹配的阻抗。請貼出設(shè)計(jì)模擬以便對性能進(jìn)行檢驗(yàn),并注意信號完整性不太理想的路徑,同時(shí)指出串音區(qū)域。