為什么高速PCB需要等長(zhǎng)布線？

lfljiang · 發(fā)表于 2016-12-23 14:12:08

高速信號(hào)有效的建立保持窗口比較小，要讓數(shù)據(jù)和控制信號(hào)都落在有效窗口內(nèi)，數(shù)據(jù)、時(shí)鐘或數(shù)據(jù)之間、控制信號(hào)之間的走線長(zhǎng)度差異就很小。具體允許的偏差可以通過計(jì)算時(shí)延來(lái)得到。

其實(shí)一般來(lái)說(shuō)，時(shí)序邏輯信號(hào)要滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間并有一定的余量。只要滿足這個(gè)條件，信號(hào)是可以不嚴(yán)格等長(zhǎng)的。然而，實(shí)際情況是，對(duì)于高速信號(hào)來(lái)說(shuō)（例如DDR2、DDR3、FSB），在設(shè)計(jì)的時(shí)候是無(wú)法知道時(shí)序是否滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間要求（影響因素太多，包括芯片內(nèi)部走線和容性負(fù)載造成的延時(shí)差別都要考慮，很難通過計(jì)算估算出實(shí)際值），必須在芯片內(nèi)部設(shè)置可控延時(shí)器件（通過寄存器控制延時(shí)），然后掃描寄存器的值來(lái)嘗試各種延時(shí)，并通過觀察信號(hào)（直接看波形，測(cè)量建立保持時(shí)間）來(lái)確定延時(shí)的值使其滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間要求。不過同一類信號(hào)一般只對(duì)其中一根或幾根信號(hào)線來(lái)做這種觀察，為了使所有信號(hào)都滿足時(shí)序要求，只好規(guī)定同一類信號(hào)走線全部嚴(yán)格等長(zhǎng)。

上面說(shuō)的是高速并行信號(hào)。對(duì)于高速的串行信號(hào)，如果是帶時(shí)鐘的，時(shí)鐘和串行數(shù)據(jù)也必須滿足建立保持時(shí)間要求，所以也要控制好長(zhǎng)度。

有些高速串行信號(hào)雖然帶時(shí)鐘，但這個(gè)時(shí)鐘不是用來(lái)鎖存數(shù)據(jù)而是一個(gè)頻率較低的參考時(shí)鐘，那么數(shù)據(jù)和時(shí)鐘以及多個(gè)通道之間的數(shù)據(jù)的skew就可以寬松很多，不用嚴(yán)格等長(zhǎng)，因?yàn)榻邮招酒悄軌蛘_找出每個(gè)通道的起始位并且把參考時(shí)鐘經(jīng)過PLL倍頻和相移來(lái)鎖存數(shù)據(jù)的。例如TMDS信號(hào)，串行數(shù)據(jù)的差分對(duì)之間要嚴(yán)格等長(zhǎng)，但數(shù)據(jù)之間的skew放寬到+/-20%的時(shí)鐘周期。不過為了避免不必要的問題，一般來(lái)說(shuō)像TMDS、PCI-E這些串行信號(hào)，通道間一般也要做等長(zhǎng)，不過允許的偏差可以比較大，例如200ps以上。