PCB设计：“背板问题”分解

同样是插服务板和交换板。为什么其他槽没有问题？不是背板吗？这真的是一个折磨灵魂的问题。
我们当然有办法解决这个问题，就是模拟和测试。我们老铁路一直有上述问题。他们手里有大量的交换和服务板，以前的旧系统没有故障，所以他们只打算修改背板来解决信号质量差的问题，所以他们只把带有服务卡插槽的连接器的背板发给我们测试。总比没有好。只要能检测到其中一块板子，我们还是有办法定位问题的。下图显示了背板过孔的阻抗测试和仿真结果。
测试结果显示在左侧。我们直接测试了从7槽通孔到后面服务板槽的线路阻抗。从模拟和测试结果可以看出，通孔的阻抗确实很低，约为70~75ohm，测试结果末尾的最低阻抗在80~90ohm之间。这是由于该位置的服务板插槽末端的连接器和开路，增加了过孔的阻抗，但阻抗仍然低得多。
虽然没有开关板和服务板进行实际测量，但是从背板模拟和测试的对比来看，模拟和测试结果是完全一致的，所以我们可以基于相同的方法对开关板和服务板上的过孔进行建模，这也是SI领域常见的方法，这与我们的高速测试板验证是一样的原因。通过对开关板上L3信号过孔进行建模和仿真，BGA和连接器处过孔的阻抗如下图所示。
从仿真结果可以看出，过孔阻抗与之前的估计吻合较好，不超过60欧姆，尤其是连接器处的过孔只有55ohm左右，对信号质量影响很大。从被动协议的角度来看，最直接的影响是信道的回波损耗指数。由于业务板和交换板的处理方法、板和堆叠是相似的，所以不需要重复建模，它们的过孔阻抗也是相似的。
最后，根据各部分的模型和路由情况，对系统进行无源信道仿真，得到的信道参数如下图所示：
从仿真结果可以看出，信道的回波损耗确实超标，这也影响了插入损耗(9槽系统全长小于8英寸)，这也是眼图不好的原因。
此时，如果我们尽可能优化背板过孔，并将背板通道延长至5英寸，以减少回波损耗的影响，通道无源模拟结果如下图所示：
可以看出回波损耗仍然超标，插入损耗较大，说明仅通过优化背板来解决眼图差的问题是不可行的。
然后我们来看看背板没有优化的情况，只优化了交换板，交换板上的线加长到3英寸。仿真结果如下图所示：
可以看出，回波损耗有所改善，插入损耗也有所降低，能够满足协议的无源要求。这个结果也可以解释为什么其他插槽的眼图问题不大，主要是因为业务板上其他插槽的信号线比比较长，没有长存根的影响。因此，如果你只想换一个板，优化交换板或者业务板都是性价比最高的解决方案。当然，如果你想抓住更大的系统或者兼容后期更高速的系统，一次性彻底解决问题，最好是把所有的交换板、业务板、背板都优化(不必要的)(不差钱方案)。