原创 CISCO_服务器设计中的EMI和SI问题(译一)

2008-10-23 11:49 2399 2 2 分类: 工程师职场
 统时钟设计和布线
    (以减小时钟倾斜(Skew)导致的时钟余裕 (timing margin) 受损)
   
时钟走线首先要注意避免阻抗不连续,在驱动器端的时钟线设定阻抗为Z0为40Ω,然后每条线扇出成一对线,每条的Z0基本加倍,使信号反射减至最小。时钟
倾斜(timing skew)的问题是通过仿真解决,并将走线布到同一层上,管脚上时序信息是经过测试验证过的。
   
    优化电源层结构,防止电源的电磁辐射影响信号层
    (减小耦合噪声,△I噪声,模式转换噪声mode conversion noise)
   
在开始的面包板(breadboard)上采用的是8层结构,电源层和地层之间夹了两层信号层。电源层的特征阻抗超过了40Ω@100MHZ,这个值对电
源层来说太大了,所以加上了许多高速低寄生串阻的退耦电容。用增加退耦电容的方法对以前的TTL
CMOS电路设计是足够了,但在本设计中,因为含有奔腾òpro处理器,电源层和地层上就会有明显的冲击电流。电源层的中电流强度将会几倍于信号电流强
度,由此在电源和地层之间的强辐射将会干扰电源地层间的任何信号,干扰强度会超出GTL+噪声容限。
   
    电源层结构
   
新的母板采用10层结构,并且电源层和地层紧贴一起。这样电源层地层上电流造成的辐射就会集中于两层之间,很少干扰信号层,这种结构电源的特征阻抗
Zopwr=9W@100MHZ,电源和地层构成了一个大的低电感分布电容,自振频率为400MHZ。并且在新结构下,除一个信号层之外,其余信号层都紧
贴了地层。
   
    减少模式转换噪声(Mode Conversion noise)
   
为减少模式转换噪声,要尽量避免信号线的层次转换,以防止回路电路(在电源层地层流动,高频信号回路电路尽量与信号线贴近)被切断;信号走线一定要换层的
地方,一般要限制信号换的层次(如TOP层信号可换到第一内部信号层,因为这两个信号层都紧贴第一地层),以保证回路电流路径的完整,如果信号换层过多
(使回路电流不能在同一地层上流动了),必须在换层的过孔旁边加地孔,使地回路电路也能顺利换层。
    译者注:对流动在电源层上的电流回路也应该有同样措施,即如果电源回路电流也要换层时,同样应考虑加电流孔!
   
    优化处理器电流产生与分布
    (减少耦合噪声,△I噪声和模式转换噪声)
   
改进的CPU卡采用了电源/地作夹层的8层布线结构,该卡面临了几种不同电源电压的挑战,除地之外一共有六种电压(VCCPX、VCC3-3V、VTT、
VREF、VCC、PLUS12V)需要分布。为了控制大电流,所有信号层都被分成局部信号和局部平面;电源层被分割,而地层则是连续平面
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