1. 為什么AD19差分走線是高速設(shè)計(jì)里的硬功夫做硬件設(shè)計(jì)這些年我越來越覺得差分走線是PCB Layout里最容易被忽視、又最見功力的一環(huán)。很多剛?cè)胄械墓こ處煯嬐臧遄幽芰?、能跑但一到信?hào)完整性測(cè)試就翻車十有八九都栽在差分線上——不是線寬線距不匹配導(dǎo)致阻抗漂移就是差分對(duì)內(nèi)長(zhǎng)度差得離譜時(shí)序裕量被吃掉一大截。AD19和Allegro這類主流EDA軟件里差分走線的規(guī)則設(shè)置、布線手法、等長(zhǎng)優(yōu)化看起來只是幾個(gè)菜單、幾個(gè)快捷鍵的事但背后牽扯的是一整套信號(hào)完整性和時(shí)序閉環(huán)的邏輯。我決定寫這篇東西就是想把這套邏輯從頭到尾捋一遍。不是照著幫助文檔念參數(shù)而是站在一個(gè)常年畫板子、被生產(chǎn)廠和硬件工程師來回“問候”的Layout工程師角度把差分走線從規(guī)則設(shè)置、布線段、等長(zhǎng)優(yōu)化到導(dǎo)出Gerber前檢查的完整套路拆開講。適合誰(shuí)看剛接觸AD19不久、想在高速板上少走彎路的PCB初學(xué)者以及畫過幾塊板但總覺得差分處理得不夠利索、想搞清楚“為什么這么設(shè)”的進(jìn)階工程師。看完你至少能明白AD19里差分走線這件事不是選個(gè)工具隨便拉兩條線那么簡(jiǎn)單它是從阻抗計(jì)算、版圖規(guī)劃到制造銜接的一整套方法論。2. 差分信號(hào)的本質(zhì)為什么必須成對(duì)走、還要走得規(guī)矩2.1 差分信號(hào)到底在“差”什么先把底層的物理邏輯講清楚不然規(guī)則設(shè)置就是空中樓閣。差分信號(hào)傳輸本質(zhì)上是把原來的一路單端信號(hào)拆成兩路等幅、反相的信號(hào)在接收端通過比較兩路信號(hào)的差值來還原邏輯電平。打個(gè)比方單端信號(hào)像一個(gè)人提著燈籠走在夜路上燈亮了就是1滅了就是0可一旦旁邊有人打手電照過來燈籠光就被干擾了差分信號(hào)則像是兩個(gè)人抬著一根扁擔(dān)走路一頭高一頭低傳遞的信息是兩頭的高度差就算旁邊有人打手電亂晃兩頭同時(shí)被照亮高度差照樣存在信息就丟不了。這個(gè)類比對(duì)應(yīng)到實(shí)際電路里就是差分對(duì)的兩根線緊緊耦合在一起外界的共模噪聲會(huì)同時(shí)疊加到兩根線上接收端只關(guān)心差模分量于是共模干擾被天然抑制掉了。這也是為什么差分信號(hào)在LVDS、USB、PCIe、DDR高速總線里被廣泛采用——電壓擺幅小、抗干擾強(qiáng)、EMI輻射低。但問題來了既然兩路信號(hào)是“抬扁擔(dān)”的關(guān)系那兩根線的長(zhǎng)度、間距、參考平面就必須嚴(yán)格受控。如果兩根線長(zhǎng)度差太多反相信號(hào)到達(dá)接收端的時(shí)間就不一致扁擔(dān)就斜了差模分量被破壞這叫skew時(shí)序偏斜輕則誤碼重則系統(tǒng)直接罷工。如果兩根線的間距忽寬忽窄差分阻抗就會(huì)上下跳動(dòng)信號(hào)發(fā)生反射眼圖質(zhì)量崩塌。這些就是差分走線規(guī)則設(shè)置要解決的核心矛盾。2.2 AD19差分走線前要做的準(zhǔn)備在AD19里操作之前我建議先把工作環(huán)境理清楚。首選項(xiàng)里把單位切換成mil還是mm看你個(gè)人習(xí)慣但規(guī)則設(shè)置階段的數(shù)值一定要和板廠溝通后再定否則后面全是返工。AD19里做差分整體流程分四步把普通網(wǎng)絡(luò)定義成差分對(duì)、按照阻抗計(jì)算設(shè)定差分規(guī)則、用交互式差分布線工具拉線、最后用蛇形等長(zhǎng)工具做長(zhǎng)度匹配。這個(gè)流程和Allegro里的思路大同小異Allegro是通過規(guī)則管理器里的Differential Pair約束來實(shí)現(xiàn)AD19則是通過PCB規(guī)則和差分對(duì)編輯器來落地。很多從Allegro轉(zhuǎn)過來的人一開始不習(xí)慣AD19的規(guī)則體系總覺得優(yōu)先級(jí)亂、層級(jí)多。其實(shí)AD19的規(guī)則精髓就是“優(yōu)先級(jí) 作用范圍”你只要把差分規(guī)則限定到具體的差分對(duì)Class或者某個(gè)網(wǎng)絡(luò)組它就不會(huì)亂套。這部分我后面會(huì)詳細(xì)講。還有一個(gè)容易被忽略的前置工作就是和結(jié)構(gòu)、硬件工程師對(duì)齊差分器件的位置。差分信號(hào)往往對(duì)應(yīng)高速接口連接器、驅(qū)動(dòng)芯片的位置直接決定了走線能不能順暢拉出來、層間切換多少次、過孔怎么打。我見過太多人規(guī)則設(shè)得挺漂亮結(jié)果芯片引腳間距小得離譜差分對(duì)被分割到兩個(gè)層最后不得不靠過孔硬接阻抗徹底失控。所以布局階段就要給差分對(duì)留出干凈的走線通道這是走線功夫的一半。3. 差分規(guī)則設(shè)置先把阻抗和間距談明白再動(dòng)手3.1 差分阻抗計(jì)算寬線距不是拍腦袋定的在AD19里創(chuàng)建差分規(guī)則之前線寬和線距這兩個(gè)核心參數(shù)必須先在信號(hào)完整性層面上敲定。差分阻抗的計(jì)算公式有很多近似模型工程上最常用的思路是先算出單端阻抗再根據(jù)耦合系數(shù)修正得到差分阻抗。近似地Zdiff ≈ 2 ? Z0 ? (1 - 0.48 ? e^(-0.96 ? S/H))其中Z0是單端阻抗S是差分對(duì)線間距H是介質(zhì)厚度。這個(gè)公式直觀地告訴我們耦合越強(qiáng)S越小差分阻抗比兩倍單端阻抗低得越多。但實(shí)際工程中沒人手算這個(gè)大家都用Polar SI9000或者ADS的阻抗計(jì)算工具。以最常見的100Ω差分阻抗為例假設(shè)板材是FR4介電常數(shù)約4.2~4.5板厚1.6mm銅厚1oz約1.4mil成品表層微帶線結(jié)構(gòu)常見的參數(shù)組合大約是線寬5mil、線距7mil左右。同樣條件下如果走內(nèi)層帶狀線因?yàn)樯舷露加袇⒖计矫孀杩垢菀讐合聛砭€寬線距可能要調(diào)整到線寬4.5mil、線距6mil附近。這里有個(gè)經(jīng)驗(yàn)之談線距決定了耦合強(qiáng)度而耦合強(qiáng)度直接影響差分阻抗的穩(wěn)定性。線距不是越小越好——間距太近加工公差影響會(huì)被放大板廠蝕刻偏差一點(diǎn)點(diǎn)阻抗就飄了。一般建議差分對(duì)線距不小于線寬的1.2倍左右具體還要看阻抗要求同時(shí)保證差分對(duì)與周圍其他信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的間距至少是差分對(duì)內(nèi)部線距的2~3倍減少串?dāng)_。我習(xí)慣先把這些參數(shù)用SI9000跑一遍再把結(jié)果發(fā)給板廠復(fù)核板廠會(huì)根據(jù)他們的制程能力給出最終建議值。3.2 AD19差分規(guī)則里的主從設(shè)定與作用范圍打開AD19的Design - Rules找到Differential Pairs Routing這一項(xiàng)這里就是差分走線的核心約束所在。其中Width規(guī)則是關(guān)鍵它要求填Min、Preferred、Max三組值分別是差分對(duì)單根線的線寬Gap同樣有三組值是兩根線之間的空氣間距。很多人只填了Preferred就完事結(jié)果布線時(shí)一推擠線寬就變了DRC報(bào)錯(cuò)報(bào)得想砸電腦。正確的做法是Min和Max也一起填上且要留出合理余量這樣布線過程中輕微調(diào)整不會(huì)觸發(fā)違規(guī)。我之前調(diào)試過一塊板子的差分規(guī)則總線差分阻抗設(shè)計(jì)100Ω表層線寬5mil、線距7mil內(nèi)層因?yàn)榀B層不同改成線寬4.8mil、線距6.5mil。兩種疊層的差分規(guī)則都要單獨(dú)建然后用優(yōu)先級(jí)把它們限定到不同的層。AD19規(guī)則里可以設(shè)置層約束也可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)約束。我的習(xí)慣是把所有差分對(duì)都分到一個(gè)“DIFF_100”這樣的Class里面然后在規(guī)則的作用范圍里選This Net Class這樣無論怎么增減網(wǎng)絡(luò)規(guī)則都能自動(dòng)覆蓋一勞永逸。還有一點(diǎn)必須提醒AD19里差分對(duì)路由規(guī)則有個(gè)Master和Slave的概念用于識(shí)別哪一根線是主線、哪一根從線。實(shí)際上AD19會(huì)根據(jù)差分對(duì)的正負(fù)極性自動(dòng)確定但你在創(chuàng)建差分對(duì)時(shí)必須明確指定和-。如果極性標(biāo)反了走線出來是交叉的接收端相位就反了整個(gè)鏈路直接廢掉。所以創(chuàng)建差分對(duì)后一定放大檢查極性符號(hào)是否正確這是我踩過坑之后養(yǎng)成的條件反射。3.3 不同區(qū)域的差異化規(guī)則不是所有地方都能按一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)走現(xiàn)實(shí)版圖里BGA扇出區(qū)域、連接器區(qū)域、主走線通道的線寬線距往往完全不是同一組參數(shù)。BGA引腳間距0.8mm甚至0.5mm的時(shí)候差分對(duì)要扇出到外層線寬線距會(huì)被嚴(yán)重壓縮很難維持5/7mil的舒適區(qū)。這種場(chǎng)景下我會(huì)單獨(dú)給BGA扇出區(qū)域劃定一個(gè)Room或者用Region規(guī)則覆蓋這個(gè)區(qū)域在區(qū)域內(nèi)把差分線寬線距臨時(shí)改小比如3.5/5mil出了BGA區(qū)域再過渡回正常值。這個(gè)過渡不能做成臺(tái)階要盡量平滑。AD19的規(guī)則系統(tǒng)支持同一網(wǎng)絡(luò)在不同區(qū)域使用不同約束只要你把作用范圍設(shè)對(duì)DRC不會(huì)誤報(bào)。實(shí)際操作中可以先用差異化的最小規(guī)則走出BGA區(qū)域再手動(dòng)調(diào)整出區(qū)域后的第一段線把線距從窄到寬慢慢拉開讓阻抗?jié)u變而不是突變。類似的過孔附近也要給差分對(duì)留出足夠的間距不要一出過孔就立刻拐直角彎那是反射的高發(fā)區(qū)。4. 差分對(duì)布線實(shí)操交互式拉線的正確打開方式4.1 從普通網(wǎng)絡(luò)到差分對(duì)識(shí)別和Class分配在AD19里一個(gè)網(wǎng)絡(luò)要變成差分對(duì)先得有一對(duì)命名為“XXX_P”和“XXX_N”的網(wǎng)絡(luò)。很多人畫原理圖的時(shí)候沒注意命名規(guī)范到了PCB階段發(fā)現(xiàn)找不到對(duì)應(yīng)的差分網(wǎng)絡(luò)對(duì)只能手動(dòng)一個(gè)個(gè)去匹配。因此原理圖階段就要養(yǎng)成良好的命名習(xí)慣差分的正負(fù)端明確區(qū)分。如果已經(jīng)畫完了也沒關(guān)系可以用Place - Differential Pair命令在PCB里手動(dòng)創(chuàng)建。創(chuàng)建差分對(duì)之后建議順手在PCB面板或者Differential Pairs Editor里把它們?nèi)糠诸惖紺lass。Class不是必須的但強(qiáng)烈建議做。原因很簡(jiǎn)單當(dāng)你有一二十對(duì)差分線的時(shí)候沒有Class組織規(guī)則管理器里會(huì)寫成一堆重復(fù)的條目維護(hù)起來極其痛苦有了Class你只需要對(duì)Class統(tǒng)一設(shè)置一次規(guī)則后續(xù)新增差分對(duì)只要掛到同一個(gè)Class底下規(guī)則自動(dòng)生效。AD19里Class的管理入口在Design - Classes你可以新建一個(gè)Differential Pair Class然后把所有100Ω差分對(duì)拖進(jìn)去。我習(xí)慣把USB、HDMI等不同接口的差分對(duì)分別建Class比如“DP_USB”“DP_HDMI”這樣在規(guī)則里可以分別設(shè)置不同的線寬線距USB2.0和HDMI的阻抗要求不同也方便最后檢查的時(shí)候快速按接口篩選。4.2 交互式差分布線工具的關(guān)鍵操作實(shí)際布線時(shí)選中的工具是Interactive Differential Pair Routing快捷鍵是交互式布線的那一組進(jìn)入后它會(huì)提示你選擇差分對(duì)的兩根線。默認(rèn)情況下AD19會(huì)讓兩根線保持你在規(guī)則里設(shè)定的Gap平行推進(jìn)這個(gè)體驗(yàn)確實(shí)比早期版本好很多。你只需要let the tool handle大部分時(shí)間手動(dòng)干預(yù)的關(guān)鍵在彎角、過孔和避讓障礙。我個(gè)人的習(xí)慣是走線前先按Tab鍵打開屬性面板把“Snap to Differential Pair”相關(guān)的選項(xiàng)調(diào)好特別要關(guān)注“Allow Meander”和“Tune Parallel Gap”這類選項(xiàng)。前者允許走線在拐角處自動(dòng)生成小波浪以補(bǔ)償長(zhǎng)度后者允許兩根線之間的間距在通過擁擠區(qū)域時(shí)稍微調(diào)整。這些功能用得好了能省掉后面大量手動(dòng)修線的時(shí)間。過孔是差分布線里最需要花心思的地方。一對(duì)差分線換層最好兩個(gè)過孔緊挨著間距與差分對(duì)線距一致這樣差分信號(hào)的回流路徑不會(huì)被撕裂。AD19里可以直接復(fù)制過孔然后利用對(duì)齊工具調(diào)整位置。如果過孔間距和線距不匹配信號(hào)會(huì)在過孔處感受到阻抗不連續(xù)。雖然過孔的參數(shù)可以優(yōu)化減小過孔焊盤、增加反焊盤尺寸但Layout層面第一原則還是盡量保持差分過孔對(duì)稱、靠近、與走線方向一致。4.3 走線順序先定大局再扣細(xì)節(jié)差分走線的順序也很講究。我的習(xí)慣是先把所有差分對(duì)從源器件到目標(biāo)器件大概連通不急著做等長(zhǎng)這個(gè)階段目標(biāo)是保證通道順暢、不交叉、不跨分割。然后再統(tǒng)一進(jìn)入等長(zhǎng)優(yōu)化階段。如果每條線都邊走邊等長(zhǎng)很容易顧此失彼——前面等長(zhǎng)好了后面發(fā)現(xiàn)通道繞不過去全部推翻。連通階段還要重點(diǎn)檢查參考平面。差分信號(hào)的回流電流是沿著參考平面走的如果差分對(duì)跨越了分割的電源平面或者地平面回流路徑被迫繞行阻抗和EMI都會(huì)惡化。AD19里可以在層疊管理里打開負(fù)片平面查看確認(rèn)差分走線區(qū)域下方是完整的地平面。這個(gè)檢查我在每一組差分線布完后都會(huì)做別嫌麻煩實(shí)際流片回來測(cè)試不過再改成本是現(xiàn)在的幾十倍。5. 蛇形等長(zhǎng)優(yōu)化長(zhǎng)度匹配的高階玩法5.1 什么時(shí)候必須做等長(zhǎng)長(zhǎng)度目標(biāo)怎么定先潑一盆冷水不是所有差分線都需要做蛇形等長(zhǎng)。差分對(duì)內(nèi)等長(zhǎng)的核心意義在于保證信號(hào)的正負(fù)分量同時(shí)到達(dá)接收端維持正確的相位關(guān)系。對(duì)于低速信號(hào)比如幾十MHz的I2C長(zhǎng)度差個(gè)幾百mil無傷大雅但對(duì)于高速信號(hào)USB 3.0、PCIe、DDRskew直接決定系統(tǒng)能不能穩(wěn)定工作。那目標(biāo)長(zhǎng)度怎么定工程上通常以“組內(nèi)最長(zhǎng)的那一對(duì)差分線”為基準(zhǔn)其他差分對(duì)通過蛇形繞線補(bǔ)齊到同一個(gè)長(zhǎng)度。這個(gè)基準(zhǔn)長(zhǎng)度需要加上余量——考慮到走線過程中可能出現(xiàn)的調(diào)整我一般會(huì)在最長(zhǎng)差分線的基礎(chǔ)上加50~100mil。組間比如DDR地址組和數(shù)據(jù)組之間的長(zhǎng)度匹配誤差按照芯片手冊(cè)要求來常見的要求是±50mil而差分對(duì)內(nèi)的兩根線誤差通?？刂圃?mil以內(nèi)有些嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)要求做到1mil以內(nèi)。具體數(shù)值不要拍腦袋datasheet里寫得清清楚楚照著抄就完事。AD19里看長(zhǎng)度很簡(jiǎn)單選中差分對(duì)后按快捷鍵打開Length Tuning或者直接用CtrlShiftT調(diào)出長(zhǎng)度管理器里面會(huì)列出所有差分對(duì)、當(dāng)前長(zhǎng)度、目標(biāo)長(zhǎng)度和差值。我在使用中發(fā)現(xiàn)很多人不知道該以哪個(gè)長(zhǎng)度為基準(zhǔn)導(dǎo)致來回調(diào)整。我的建議是先把所有差分對(duì)都布出來然后跑一遍長(zhǎng)度報(bào)告取最大值加余量這個(gè)數(shù)就是全員的目標(biāo)長(zhǎng)度。別拿沒用過的理想值當(dāng)目標(biāo)否則某些線繞到頭也夠不著。5.2 AD19蛇形等長(zhǎng)的具體操作與參數(shù)解析AD19里做等長(zhǎng)核心工具是Interactive Length Tuning快捷鍵通常直接在菜單里調(diào)用。選中一段差分線后工具會(huì)提示你設(shè)定目標(biāo)長(zhǎng)度。這里有個(gè)關(guān)鍵選項(xiàng)是“Adjust Length”方式和“Max Amplitude / Gap”等參數(shù)。常見的調(diào)整模式有Accordion手風(fēng)琴式、Trombone長(zhǎng)號(hào)式和Sawtooth鋸齒式。手風(fēng)琴式是振幅垂直、繞線像折返的“Z”字適合空間緊湊的場(chǎng)景長(zhǎng)號(hào)式是橫向伸出去的近似“U”形適合空間較寬裕的區(qū)域鋸齒式是斜角折線適合對(duì)間距要求高的場(chǎng)合。實(shí)際拉線時(shí)AD19會(huì)在你拖拽過程中實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前長(zhǎng)度和目標(biāo)長(zhǎng)度的差值拉到綠色狀態(tài)就等于等長(zhǎng)完成。調(diào)參數(shù)時(shí)振幅決定蛇形的凸出高度間距決定相鄰蛇形折彎之間的空氣間隔。這兩個(gè)參數(shù)很講究振幅太大占用空間多還可能和旁邊信號(hào)產(chǎn)生耦合振幅太小折彎太密加工時(shí)銅皮容易起翹也影響阻抗均勻性。我的習(xí)慣是振幅設(shè)成差分對(duì)線距的3~5倍起步間距保持不小于線距的2倍然后根據(jù)空間余量微調(diào)。等長(zhǎng)繞線時(shí)的折角不要走直角或銳角AD19默認(rèn)會(huì)用圓弧過渡你可以在參數(shù)里把彎曲角度設(shè)成135度或更平滑這樣信號(hào)反射會(huì)小很多。5.3 繞線之后的重檢別讓等長(zhǎng)優(yōu)化毀了之前的努力蛇形等長(zhǎng)做完后一定要立刻做一次完整DRC檢查。原因很直接繞線過程可能無意中把差分對(duì)間距擠到了違規(guī)邊緣或者讓某一段線太靠近其他網(wǎng)絡(luò)。AD19的DRC會(huì)把這些問題標(biāo)出來我見過不少板子等長(zhǎng)是做到位了結(jié)果差分對(duì)在某個(gè)彎角處跟旁邊的單端線距離縮到了4mil以內(nèi)串?dāng)_全回來了等長(zhǎng)等于白做。我自己的流程是等長(zhǎng)完成一批立刻選中這批差分對(duì)跑一遍High Speed Rules檢查重點(diǎn)看Uncoupled Length未耦合長(zhǎng)度和Length By Match。如果發(fā)現(xiàn)某處未耦合長(zhǎng)度超標(biāo)就放大看得線是不是在某個(gè)拐角處分叉了手動(dòng)微調(diào)。有時(shí)候繞線太密兩根線之間某一段拉開了距離AD19會(huì)判定為耦合不連續(xù)這種情況下要把蛇形微調(diào)保持兩根線始終平行、等距這是差分走線的底線。6. 常見問題與排查技巧實(shí)錄6.1 差分對(duì)在PCB里死活建立不起來用AD19用久了問得最多的就是“我原理圖里明明有_P和_N網(wǎng)絡(luò)為什么AD19識(shí)別不出差分對(duì)”這種情況多半是原理圖里網(wǎng)絡(luò)名不完全是AD19默認(rèn)能識(shí)別的格式或者元器件引腳層面的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽有多余空格、隱藏字符。建議先用原理圖編輯器里的Netlist檢查一遍確認(rèn)沒有非法字符然后手動(dòng)通過Place - Differential Pair創(chuàng)建再在屬性里綁定正負(fù)極網(wǎng)絡(luò)。創(chuàng)建出來之后記得在PCB面板里查看差分對(duì)是否和Net Class正確關(guān)聯(lián)——我遇到過差分對(duì)創(chuàng)建成功但Net Class沒更新導(dǎo)致規(guī)則怎么都不生效的詭異情況最后就是手動(dòng)把Class重新分配一次解決的。還有一個(gè)常見問題是差分規(guī)則設(shè)了但走線時(shí)不遵守。這種情況十有八-九是規(guī)則優(yōu)先級(jí)問題。在Design - Rules里差分走線有兩套規(guī)則體系一套是純Width的線寬約束另一套是Differential Pairs Routing。布線時(shí)用的是后者但DRC兩種都查。如果你在Differential Pairs Routing里設(shè)置了線寬線距Width規(guī)則里卻有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的約束覆蓋了它就會(huì)出現(xiàn)走線時(shí)按A規(guī)則、檢查時(shí)按B規(guī)則的情況。我的建議是把所有差分相關(guān)網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)放進(jìn)一個(gè)Class然后在Differential Pairs Routing和Width規(guī)則里都把作用范圍限制到這個(gè)Class并且把這條規(guī)則的優(yōu)先級(jí)提到最高。6.2 蛇形等長(zhǎng)繞到一半繞不進(jìn)去了這是最讓人血壓飆升的時(shí)刻目標(biāo)長(zhǎng)度定了繞線繞到一處墻角空間不夠了AD19的Length Tuning工具怎么拖都不再增加長(zhǎng)度。我查過很多次最后發(fā)現(xiàn)多數(shù)是振幅和間距設(shè)置得太大導(dǎo)致蛇形折彎需要額外空間而周圍又有其他器件擋路。解決辦法有兩個(gè)方向。一是臨時(shí)把振幅調(diào)小用更密的小折彎來代替大面積的蛇形但要注意間距不能小于規(guī)則要求二是換一種繞線模式比如從Accordion換成TromboneTrombone在狹窄空間里更能“擠”出長(zhǎng)度。如果這兩種都不行那就上升到布局層面看看蛇形區(qū)域周圍有沒有可移動(dòng)的元件或者能不能把差分對(duì)重新規(guī)劃一條靠邊的通道出來。在設(shè)計(jì)初期就為高速差分對(duì)預(yù)留繞線空間能省掉后面一半的返工時(shí)間這是花多少錢都買不來的教訓(xùn)。6.3 差分走線后測(cè)試眼圖不過看看這幾處板子打樣回來高速信號(hào)測(cè)試眼圖不過很多人第一反應(yīng)是懷疑原理圖設(shè)計(jì)但我經(jīng)手的案例里有一大半問題是Layout周邊問題。差分線走完、等長(zhǎng)做完還要檢查過孔的殘樁長(zhǎng)度、連接器焊盤處的阻抗突變、參考平面是否完整。特別是跨層走線的時(shí)候一個(gè)過孔的殘樁可能就成為信號(hào)質(zhì)量殺手。AD19里可以用層疊管理查看過孔貫穿的層數(shù)盡量用盲埋孔結(jié)構(gòu)來縮短殘樁或者在設(shè)計(jì)規(guī)則里限制換層次數(shù)。測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)差分阻抗偏高或偏低也要回到疊層和規(guī)則里重新核算。FR4的介電常數(shù)在不同頻率下會(huì)有變化Si9000里算出來的參數(shù)只是理論值實(shí)際板材的玻纖含量、壓合工藝都會(huì)影響最終阻抗。所以和板廠溝通時(shí)一定要求他們按你的疊層做阻抗條測(cè)試并且把測(cè)試報(bào)告反饋回來。我在不少項(xiàng)目里線寬線距就是靠阻抗測(cè)試報(bào)告來回微調(diào)才最終定下來的。7. 導(dǎo)出Gerber前的差分檢查清單關(guān)于ad19導(dǎo)gerber這個(gè)話題網(wǎng)絡(luò)上討論熱度一直很高。我的體會(huì)是差分走線做得再好導(dǎo)出Gerber時(shí)不注意檢查交付給板廠后照樣可能出亂子。Gerber導(dǎo)出前先把DRC完整跑一遍特別關(guān)注差分規(guī)則相關(guān)的錯(cuò)誤。AD19的DRC里可以勾選Differential Pairs相關(guān)的檢查項(xiàng)包括未耦合長(zhǎng)度、最大最小Gap等。這些檢查項(xiàng)如果你沒有主動(dòng)開啟默認(rèn)可能不會(huì)報(bào)錯(cuò)這是最容易埋雷的地方。導(dǎo)出時(shí)還要注意差分對(duì)所在的層是否完整、鏡像是否被勾選。外層和內(nèi)層的走線要根據(jù)板廠要求選擇相應(yīng)的Gerber格式通常是RS-274X如果一個(gè)文件里混了不同格式板廠導(dǎo)入時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。另外差分對(duì)如果使用了負(fù)片平面內(nèi)電層請(qǐng)?jiān)贕erber設(shè)置中單獨(dú)確認(rèn)負(fù)片層的Polarity防止最終CAM文件里差分走線區(qū)域出現(xiàn)意外的銅皮覆蓋。這塊其實(shí)只要養(yǎng)成習(xí)慣每次導(dǎo)完Gerber后用CAM編輯器打開看一眼就不會(huì)有太多問題。還有一點(diǎn)和差分走線強(qiáng)相關(guān)給板廠下單時(shí)除了常規(guī)的生產(chǎn)文件一定要附上一份工藝說明注明差分對(duì)的特殊要求比如“100Ω差分阻抗控制”“差分對(duì)內(nèi)部最小間距按規(guī)則設(shè)定執(zhí)行”。板廠會(huì)在阻抗測(cè)試時(shí)重點(diǎn)關(guān)注這些網(wǎng)絡(luò)并在生產(chǎn)前和你確認(rèn)。如果文件里差分對(duì)分層或間距跟工藝能力沖突比如線寬做得太細(xì)超出制程板廠就要來問你了。提前把預(yù)留公差、阻抗要求和注意事項(xiàng)寫清楚能省掉一個(gè)來回的溝通時(shí)間。8. 一些心里話差分走線拼的是流程和復(fù)盤從規(guī)則設(shè)置到蛇形等長(zhǎng)再到導(dǎo)出GerberAD19里差分走線的一套流程說復(fù)雜不算復(fù)雜說簡(jiǎn)單卻容易在細(xì)節(jié)處翻車。我個(gè)人在實(shí)際操作中最深的體會(huì)是差分走線的成敗不取決于你會(huì)不會(huì)按某個(gè)快捷鍵而取決于你有沒有一個(gè)穩(wěn)定的流程——先算阻抗再定規(guī)則然后分配Class、布線、等長(zhǎng)、復(fù)查。每一步都做扎實(shí)了最終交付的設(shè)計(jì)自然穩(wěn)。最后分享一個(gè)小技巧每次項(xiàng)目打樣回來不管測(cè)試過不過我都會(huì)把差分對(duì)的實(shí)測(cè)長(zhǎng)度、實(shí)測(cè)阻抗和設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)估值放在一起對(duì)比。做過三五個(gè)項(xiàng)目之后你對(duì)FR4板材在不同疊層下的實(shí)際表現(xiàn)就會(huì)有非常直觀的感覺下次設(shè)計(jì)規(guī)則時(shí)心里就有底了。不要指望一次把所有規(guī)則設(shè)到完美高速設(shè)計(jì)本來就是在迭代中逼近最優(yōu)的能做到每個(gè)版本都比上一版少踩一個(gè)坑就已經(jīng)是很大的進(jìn)步了。