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務板,且在之前的老系統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量不好的問題,于是他們只給我們寄了安裝了業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果。

左邊是測試結果,我們直接從7槽過孔處進行的測試,分別測試了7槽到后面業務板槽位的線路阻抗,從仿真和測試結果可以看出過孔的阻抗確實偏低,在70～75ohm左右,另外測試結果的末端最低點阻抗范圍在80～90ohm,這是由于這個位置的業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量,從無源協議來看最直接影響的是通道的回損指標,因為業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。

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

從仿真結果可以看出,通道的回損確實超標了,同時也影響到插損的結果(9槽的系統整個長度不到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化背板,僅優化交換板,同時加長交換板上的線路到3inch的情況,仿真結果如下圖所示。

可以看出回損得到了改善,同時插損也變小了,此結果可以滿足協議的無源要求,這個結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,優化交換板或業務板其中一塊是最優性價比的方案。當然如果想把握更大,或者還想兼容后面更高速率的系統,一次性把問題完全解決,最好就是把交換板、業務板和背板(非必要)全部進行優化(不差錢方案)。整個系統優化后的仿真結構如下圖所示。

看到這里,我們的問題也差不多基本解決了,但還有個疑問,為什么交換板和業務板在之前的系統里面沒發現什么大問題呢?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,就如東哥的至理名言:“細節決定成敗、錢多決定有愛”。

審核編輯：符乾江