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[PCB] 揭开一个等长不等时的“骗局”

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发表于 2019-9-27 15:12 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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微信公众号 | 高速先生- ~, Y8 ^1 E. q
文作者| 刘为霞
% q% ?3 M, W' t1 i2 w “DDR4跑2400,等长控±25mil,时序有没有问题?”
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: g7 |' p- [2 Y! H9 K

0 I% L5 f6 [/ U# `. z6 u “正常操作,没有问题”
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“那时序差260ps有没有问题?”# w9 E% A/ X# T1 d! E

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6 ^* `1 e/ M( X “那怕是药丸”7 A: F, B. ]/ b" q
4 S" Q: Y( R, X4 g1 h
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“那等长控±25mil,时序差260ps有没有问题?”
2 R( v% m; T& a* i: m! W, S
( M+ _6 t1 X, [* z1 Q6 E, H8 \( t2 |# I
瞬间这个问题就把我惊出了一身冷汗,我们的layout工程师,真是各种操作秀到人头皮发麻。虽然在SI领域还是个小学生,但我也知道等长相差在25mil左右时,时序是不可能相差260ps的。
+ O' Z2 b" f% a8 N# r7 H0 B1 Q我们的layout工程师也知道,按照常规操作来讲,普通FR4级别的板材,时序和长度换算的经验公式是1ps≈6mil。像这种脱离常识的事情必须要用事实说话,于是反手就发了一张图,长度和时间如下图所示。% B/ L7 q6 O6 u1 Y6 |
- E9 l! L  A( j  a. E! M; A1 l

' w9 y# K! M5 M0 {0 C3 P从上面的图上看来,信号之间的长度差只有4mil的情况下,时序相差266ps,这真的是刷新了三观。
0 `) P) c0 y6 @' m7 C
  U& W+ y9 J7 q6 y/ W: I# a. l
4 N2 c2 F5 y$ |) n' d' A  s但是事实摆在了眼前,那就需要找到导致这种情况的原因了。等长不等时的情况虽然存在,但是目前还是设计阶段,时序差距又如此离谱,所以设置出现问题的可能性比较大。首先怀疑是不是pin delay时间没有填正确引起的,检查了PIN delay的设置。嗯,意料之中,PIN delay开关是打开的,问layout工程师,是不是pin delay没有填写正确,结果回复是软件中没有填pin delay的相关参数,这个可能性pass了。
( O/ @0 p+ k: i2 m6 J* I7 V, l8 C& n$ t3 t5 v& m
既然不是软件设置问题,那么把时间短的网络高亮,看看具体的走线情况,如下图所示,发现所有时序参数比较小的网络都集中在了第十层,如下图所示。
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/ S4 M# B! D' K0 f% a# x" }" v& J, N, S
" X; Z$ s0 q2 `: O
, K2 k. M2 o: ^  R- y& S' C发现上面这个情况时,感觉到离真相只有一步之差了,但是又有一层纸挡在中间,感受不到那一闪而过的灵感。从头开始捋一下这个过程。从时序和长度的换算公式开始,看影响因素有哪些。下面是传输线在介质中的传输速度公式:
+ y) \2 u/ l* L6 i影响因素两个,一个是相对导磁率,一般不含铁磁体的介质材料,这个参数都为1;另一个是相对介电常数,这个和材料参数的设置有关系,可以在软件的层叠设置中体现。检查一下层叠,看这个参数的设置是否有问题。如下图所示,果然,DK的设置是有部分不正确的。
, V) X4 V3 t" [4 p1 a1 P  A
" O) c9 W/ j. O9 r, h; w" A: b9 H0 d' E$ c0 i: w
' t2 R9 r; u4 N9 \

" N" e; O+ u* O& z4 _, u, E1 m0 I+ z' g1 ~' R0 a) z8 B( l* p2 e
将DK按照设计的层叠重新正确填写后,时序回复了正常,如下图所示。+ L+ z1 v  Z9 e( l! I0 i8 `  r
所以其实这种等长不等时的情况,实际上延时的误差并不存在,是软件设置欺骗了你,实际的板子生产后,并不会有这种延时差距。虽然不会带来什么影响,但是这个情况的出现,可能会让设计人员吓自己一跳,以致夜不能寐,于是就有了开头的提问。1 Q) Y9 e/ |6 `# T4 `

' ]" I$ ~) }% l$ l6 `4 A: z' L9 u5 \0 g' W- i8 g6 c; U1 D
4 m% z) j" x: i
9 L0 z( n( P+ [% C
! [( ^; U% _4 O1 Z) P
下面是文末彩蛋时间,设计中的层叠参数正确填写是很有必要的,影响不仅是时序方面,还可以根据这些参数用软件直接算阻抗,如下图所示,这是软件自带的一个小功能,可以计算传输线的阻抗和电容,电感参数。
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( B% E" k1 i3 d" }1 d* t* q— end —5 i# B; y1 s! _) g
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本期提问
2 `& {6 u$ ^( m; L; s4 Y; G- {! N
实际中,什么情况可能造成等长却不等时?
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————你可能错过的往期干货————3 I4 y  w; J0 [$ @# r7 v
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哇!一种很新颖的差分走线方式
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5 T0 z$ O" Z3 C7 P$ t
回复数字获取往期文章。(向上滑阅览): Z2 r; q2 t- R$ ~
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回复35→高速串行之编码系列) V# J; a( s: e. ^& i5 b
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