解決串行接口中的信號(hào)完整性問題

-不要通過通路反面襯墊或插槽反面襯墊發(fā)送信號(hào)。

如果屬于不同信號(hào)組的路徑之間距離太近,則便會(huì)造成串音。在串行通訊鏈接中,結(jié)果就是由于抖動(dòng)而造成接收眼閉合。出現(xiàn)這種情況也可能是因?yàn)槁窂角€實(shí)施不當(dāng),一部分信號(hào)采用短路徑（曲線的跳躍足）,而主信號(hào)卻采用長(zhǎng)路徑,從而引起路徑長(zhǎng)度匹配出現(xiàn)問題。在非常密集的設(shè)計(jì)中,串音可以通過使用保護(hù)路徑來解決,在保護(hù)路徑中線路平行地到達(dá)信號(hào)路徑并連接到參考。

時(shí)鐘產(chǎn)生和緩沖可能會(huì)導(dǎo)致噪音,除非非常注意一些細(xì)節(jié),例如去耦和制造商的布局指南,這樣才能確保最高質(zhì)量的輸出。必須嚴(yán)格控制路徑的阻抗,以避免產(chǎn)生不希望的反射。設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及在電源層和地層引入布線間隙也可能會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘產(chǎn)生器產(chǎn)生很高的噪音。

如果沒有為瞬時(shí)電流提供足夠的銅線或者去耦電容器的位置不當(dāng),那么便會(huì)造成電源分配。單端平行總線會(huì)在電源層和地層產(chǎn)生瞬時(shí)電流,從而產(chǎn)生噪音。

在高比特率系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)使用由專為高頻率和G 級(jí)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電纜和連接器組成的互連。使用錯(cuò)誤的類型或者電纜和連接器搭配不當(dāng)將會(huì)降低信號(hào)的質(zhì)量,而且不能恢復(fù)。

在選擇組件時(shí),必須選擇一家合適的制造商,其組件應(yīng)該專為解決高速設(shè)計(jì)問題而設(shè)計(jì)。設(shè)備必須提供充足的功耗能力以及正確放置和分隔的地面連接,以避免芯片核心供應(yīng)不穩(wěn)定,避免增加噪音,并利用有效的退耦策略進(jìn)行補(bǔ)充。對(duì)于控制噪音來說,核心邏輯電源和地面同I/O電源和地面之間的分隔也是至關(guān)重要的。合適的設(shè)備加上優(yōu)秀的設(shè)計(jì)將有助于滿足高速要求,并使設(shè)計(jì)人員能夠有效地解決信號(hào)完整性問題。

圖3 建議的邊緣耦合差分帶狀線配置,圖中給出了單端阻抗Z0 和差分阻抗Zdiff 的方程式

圖4 Tsi568A串行RapidIO交換機(jī)接口的結(jié)構(gòu)圖

16端口串行交換機(jī)

Tundra Semiconductor 公司 Tsi568A是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的高性能16 端口串行RapidIO交換機(jī)。RapidIO 是一種專為滿足當(dāng)前和未來嵌入式應(yīng)用需要而設(shè)計(jì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分組交換互連協(xié)議,它能夠在處理器、橋、遠(yuǎn)程內(nèi)存或嵌入式應(yīng)用中的數(shù)據(jù)層處理元素之間提供高速的串行互連。圖4 顯示了該設(shè)備的主要組件。

最典型的應(yīng)用是無線嵌入式通訊（節(jié)點(diǎn)B、無線網(wǎng)絡(luò)控制器和媒體網(wǎng)關(guān)）。
Tsi568A 專為實(shí)現(xiàn)最高的信號(hào)完整性標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì),它包含了低噪音邏輯核心和高性能倒裝芯片BGA 封裝等功能。

結(jié)語

只要遵循一些基本但是十分重要的設(shè)計(jì)原則,就能夠在系統(tǒng)中使用高頻率互連（例如RapidIO）而不會(huì)遇到傳統(tǒng)的信號(hào)完整性不佳的問題。如果能夠盡量縮短路徑和信號(hào)通道,采用地層進(jìn)行屏蔽,或是彼此之間能夠保證物理隔離,并且能夠仔細(xì)避免阻抗不匹配,那么便可以輕松獲得良好的信號(hào)完整性。