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應對FPGA/SDI子系統中的高速板布局挑戰
作者：
時(shí)間：2011-01-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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•將跡線(xiàn)阻抗設為75±10%、100±10%
•使用最小的表面貼裝元件和最小的無(wú)源元件接合焊盤(pán)
•選擇能最大限度減少信號路徑上阻抗失配的跡線(xiàn)寬度
•選擇支持單獨接地基準75單端跡線(xiàn)和100寬松耦合差分跡線(xiàn)的板堆疊
•使用表面貼裝陶瓷電容器和射頻信號電感器
•使對回波損耗有影響的元件（終端電阻器、阻抗平衡網(wǎng)絡(luò )）盡可能接近集成電路針腳
•使用75受控阻抗，設計良好的BNC布局
•保持互補信號發(fā)送的對稱(chēng)性
•均勻地傳送100差分跡線(xiàn)（使跡線(xiàn)上的跡線(xiàn)寬度和跡線(xiàn)間隔保持均勻）
•避免陡彎，使用45度彎曲
•遵循信號路徑識別幾何變化，并預估相應的阻抗變化
•使用整平面。如果需要采用凹凸地面抵消過(guò)多的寄生電容，應謹慎使用；借助三維仿真工具決定布局
•使用最短的VCC和接地路徑，將針腳連接到通孔面
布局示例
圖9是美國國家半導體LMH03843Gbps/HD/SDSDI自適應電纜均衡器、LMH0341SDI解串行器、LMH0340SDI串行器和FPGA（未顯示）的簡(jiǎn)要布局圖。本例使用圖4中顯示的堆疊。第2層（綠色顯示）是8密爾寬100差分跡線(xiàn)的接地基準，它連接到LMH0384的輸出針腳SDO+和SDO-以及LMH0340和LMH0341的LVDS信號傳送線(xiàn)。第4層上的金屬島（藍色顯示）用作75跡線(xiàn)的接地面。這兩個(gè)接地基準使用設備DAP連接通過(guò)地面縫合到一起。
圖9 LMH0384、LMH0340和LMH0341的布局示例
交流耦合電容器C2緊鄰S(chǎng)DI+的輸入針腳。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )L1和R1通過(guò)C2盡可能地靠近輸入針腳SDI+。75終端電阻器R2置于C2后方，以最大限度減小接線(xiàn)柱的影響。
這種設計使用0402尺寸元件，盡可能減少75跡線(xiàn)的阻抗變化，75跡線(xiàn)通過(guò)20密爾微帶線(xiàn)連接到第4層基準。BNC使用的布局應具有良好的信號發(fā)送，以實(shí)現低回波損耗。
圖9注釋如下：
注1-使用100差分阻抗連接到第2層基準的耦合跡線(xiàn)。
注2-第2和第4層的接地縫合。
注3-C4鄰近集成電路針腳。
注4-C2盡量靠近集成電路輸入針腳；R275接收端子置于C2后方。
注5-L1、R1阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )通過(guò)C2鄰近SDI+針腳。
注6-使用75受控阻抗跡線(xiàn)連接到第4層基準。使用0402元件。使用15-25密爾的跡線(xiàn)寬度，以最大限度減少較大元件焊盤(pán)導致的阻抗降。
注7-BNC使用75受控阻抗布局。
總結
SDI板布局的難點(diǎn)在于設計一種方案，可以最大限度減少75端口上很多外部元件引起的阻抗失配。使用75微帶線(xiàn)以及與無(wú)源元件的接合焊盤(pán)尺寸相當的跡線(xiàn)寬度可以實(shí)現使阻抗失配降到最低的目標。使用第二接地基準就可以為連接到高針腳數FPGA的100差分跡線(xiàn)靈活選擇較細跡線(xiàn)寬度。務(wù)必使用75受控阻抗設計良好的BNC布局。建議在信號路徑上查找因布局結構變化引起的阻抗變化，并設計一種方式可以抵消過(guò)多電感或電容以保持目標特征阻抗值。通過(guò)遵循幾個(gè)簡(jiǎn)單的布局指導原則，可以設計符合SDI高信號保真要求的板，并實(shí)現高密度連接至FPGA。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191403.htm
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