高速差动基架的设计秘诀

，曲线的振幅便越大。虽然高速传输需要较快边缘速率的支持，但这样会令线路出现严重的传输问题，不过有关问题可以稍后解决。

图 3：分别以 0.3、0.5 和 1 ns TDR 上升时间配对 0.5 枷咄方行的差动 TDR 模拟

TDR 模拟的结果显示多点传输基架的不连续性结构。差动阻抗的起点是 100 ?。这是启动点上的 0.5 枷咄返牟疃阻抗。第一个低点的出现是由电路分裂及连接器负载所造成。反弹高点出现在基架的第一条蚀刻线路，长度约相等于插槽间距。由于线头及连接器以这一点为连接基架蚀刻线路的接点，因此最接近的一对插槽便造成第二个低点。由于反射性不连续性、铜导线及电介质损耗等问题，TDR 激发讯号沿着基架向前传送时速度会减慢。测试显示出来的阻抗计有基架蚀刻线路、连接器、线头及芯片等的净负载阻抗。最后的平均数值约为 28 ?，这是将以上有负载基架的一半数值以平行方式加在一起而得出来的。

计算传输线路数字时，转变时间 (上升或下降) 是最重要参数，这点我们必须明白。300 ps 以上的边缘速率已不适用于多站式或多点传输应用方案。

秘诀 2：线头长度

我们也曾利用 NESA 的 TDR 及 TDT “被动式讯号完整性” 仿真方法分析线头长度的影响。图 4 及 5 显示分别采用 0.5 肌1 技 1.5 嫉认咄方行的差动 TDR 及 TDT 模拟测试。TDR 激发讯号的上升时间是固定的，而且只有 0.3 ns。

一如以上所述，TDR 的模拟结果显示阻抗的变化，而 TDT 的模拟结果则显示过大的波动。线头越长，阻抗不连续性便越大。阻抗不连续性越大，振幅也越大。

图 4：分别采用 0.5 肌1 技 1.5 嫉认咄烦ざ扰涠 300 ps 上升时间而进行的差动 TDR 模拟测试

TDR/TDT 模拟测试均显示子卡的线头长度应越短越好，建议长度不应超过 1.5 肌Ｏ咄吩蕉蹋效能便越高，这个定律适用于所有基架。

缩短线头长度，以便减少传输线路问题的出现。

秘诀 3：接口组件的摆放位置

根据上述的 TDR 仿真测试及 TDR/TDT 仿真测试所显示，线头太长会产生线路传输的问题，为了减少传输问题的出现，接口芯片的位置摆放应该是首要考虑的问题，以确保线头能缩至最短。这个建议实行起来非常简单，若切实执行，将有助减少许多传输线路问题的出现。

将收发器 (多点传输) 及接收器 (多站式传输) 尽量放置在靠近连接器的位置，并使用印刷电路板的底面两面，以便将线头缩至最短。

秘诀 4：差动阻抗

我们采用 NESA 的 Method-of-Moments 二维现场解方程式例程 (field solver) 以确定差动阻抗的三维参数。理想的结构正是宽边耦合 (broadside-coupled) 差动传输导线所采用的结构，请参看图 6。

BLVDS 的规定是针对每一对 100? 差动阻抗而设计。若采用以下所建议的体积参数，便可实现这个阻抗。按照 Method-of-Moments 的方法计算，若采用宽 7 mils、厚 1 oz、而电介质厚度 H1、H2 及 H3 分别为 12 mils 并采用 FR4 物料的铜线电路，差动阻抗便可达到 100?。只要将每一对电路的分隔空间保持在 20 mils 以上，便可在每一对电路之间提供极低的差动及共模耦合。这种电路结构的优点是确保电路可以在连接器的范围内保持紧密耦合。

采用紧密耦合的电路可确保外来的噪声以共模形式出现，以便接收器可以将之排斥。此外，紧密耦合电路也可减低幅射数量。

基架的实际阻抗随着基架的负载大小而改变。为了确定实际的阻抗，我们采用 NESA 专有的 “被动式讯号原整性” 差动 TDR 模拟测试分析设有 20 条插槽的基架。我们首先将差动 TDR 激发讯号输入基架的一端，其 TDR 上升时间设定为 300ps，而 TDR 差动内在阻抗则设定为 100?。

我们根据以下四个不同负载情况，进行了不同的 TDR 模拟分析，以确定基架的实际阻抗：
1) 100? 原始差动阻抗的印刷电路板基架蚀刻电路；
2) 基架的一面装满了 2mm 连接器；
3) 所有 20 个插槽均插满了逻辑电路卡，线头均为 1 (并无芯片)；
4) 每一张插卡的每一线头末端均加设了 DS92LV090A 收发器。

7 显示负载一如所料可减少基架阻抗。若基架已加载半数 2mm 的连接器 (只限于接脚)，其基架实际阻抗会减少至约 78?。线头为 1 嫉穆载基架只有约 55? 的实际阻抗。加载了装置 (DS92LV090A) 之后，基架阻抗减至约 53?。

阻抗轨迹上所见的波动是由于连接器及线头负载出现阻抗不连续性的反射(discontinuity reflection)。接近 TDR 驱动点的上升时间较为明显，足以使我们清楚区分蚀刻电路 (阻抗较高) 与连接器线头 (阻抗较低)。当 TDR 阶梯函数曲线往基架下方移动，上升时间渐渐失去其清晰度，令我们较难区分波形的已加载及未加载部分，而有