“背板問題”分解，如何解決這個問題

作者:周偉

通過上文的查板,我們雖然可以定性到一些問題,但可能還是沒法徹底打消一些人的疑慮,同樣是插業(yè)務板和交換板,為什么其他的槽沒有問題?難道不是背板的問題嗎?這真是一個拷問靈魂的問題。

我們當然是有辦法來解決這個問題的,那就是仿真和測試。我們的老鐵也一直有上面的疑問,他們手上有大量的交換和業(yè)務板,且在之前的老系統(tǒng)里面運行沒什么故障,所以就只打算修改背板來解決這個信號質(zhì)量不好的問題,于是他們只給我們寄了安裝了業(yè)務卡插槽連接器的背板過來讓我們進行測試。有總比沒有好,只要能測到其中一塊板子,我們照樣有辦法可以定位到問題,下圖就是背板過孔的阻抗測試和仿真結(jié)果。

左邊是測試結(jié)果,我們直接從7槽過孔處進行的測試,分別測試了7槽到后面業(yè)務板槽位的線路阻抗,從仿真和測試結(jié)果可以看出過孔的阻抗確實偏低,在70～75ohm左右,另外測試結(jié)果的末端最低點阻抗范圍在80～90ohm,這是由于這個位置的業(yè)務板插槽上有連接器及末端開路,拉高了過孔的阻抗,但阻抗仍然偏低較多。

雖然沒有交換板和業(yè)務板可以進行實測,但從背板的仿真和測試對比來看,仿真和測試結(jié)果是完全吻合的,那么我們就可以基于同樣的方法來對交換板和業(yè)務板上的過孔進行建模,這也是SI領域常用的方法,和我們高速先生做測試板驗證是一樣的道理。通過對交換板上L3層信號過孔進行建模仿真,得到BGA及連接器處過孔的阻抗如下圖所示。

從仿真結(jié)果可以看出過孔阻抗和之前的估計很吻合,不超過60ohm,尤其是連接器處過孔才55ohm左右,這個極大的影響了信號質(zhì)量,從無源協(xié)議來看最直接影響的是通道的回損指標,因為業(yè)務板和交換板的處理方式、板材和疊層都差不多,所以可以不用重復建模,它們的過孔阻抗也是差不多的。

最后我們根據(jù)各部分的模型和走線情況,對這個系統(tǒng)進行通道無源仿真,得到的通道參數(shù)如下圖所示:

從仿真結(jié)果可以看出,通道的回損確實超標了,同時也影響到插損的結(jié)果(9槽的系統(tǒng)整個長度不到8inch),這也是為什么眼圖不好的原因。

此時,如果我們盡可能的優(yōu)化背板過孔,同時將背板通道加長到5inch來降低回損的影響,通道無源仿真結(jié)果如下圖所示:

可以看出回損依然超標,并且插損更大了,說明僅僅通過優(yōu)化背板來解決目前眼圖不好的方案是行不通的。

接著我們再來看下不優(yōu)化背板,僅優(yōu)化交換板,同時加長交換板上的線路到3inch的情況,仿真結(jié)果如下圖所示。

可以看出回損得到了改善,同時插損也變小了,此結(jié)果可以滿足協(xié)議的無源要求,這個結(jié)果也可以說明為什么其他槽位的眼圖沒有太大的問題,主要是業(yè)務板上其他槽位的信號線路比較長,且沒有長stub的影響。所以如果只想改一種板子,優(yōu)化交換板或業(yè)務板其中一塊是最優(yōu)性價比的方案。當然如果想把握更大,或者還想兼容后面更高速率的系統(tǒng),一次性把問題完全解決,最好就是把交換板、業(yè)務板和背板(非必要)全部進行優(yōu)化(不差錢方案)。整個系統(tǒng)優(yōu)化后的仿真結(jié)構如下圖所示。

看到這里,我們的問題也差不多基本解決了,但還有個疑問,為什么交換板和業(yè)務板在之前的系統(tǒng)里面沒發(fā)現(xiàn)什么大問題呢?帶著這個疑問,我們又和老鐵交流了一下,事情終于水落石出了,之前之所以沒有出問題,主要是信號速率還沒有到10Gbps,stub的影響還沒有那么明顯,速率高了stub的影響當然就顯露出來了,所以說高速信號需要關注更多的細節(jié),就如東哥的至理名言:“細節(jié)決定成敗、錢多決定有愛”。

審核編輯：符乾江