圖9中的TDR和Sdd21曲線證實了非固體參考面對訊號完整性的負面影響，跨越分離面會產(chǎn)生更大的電感阻抗不連續(xù)性，進而導致更高的插入損耗。因此，確保固體參考面覆蓋整個走線長度路徑十分重要。

公式中：L = 銅走線的寄生電感(nH)； d = 銅走線和參考底面之間的距離(cm)； w = 銅走線寬度(cm)； t = 銅走線厚度(cm)； x = 銅走線長度(cm)。

圖9 Keysight EMPro中差分走線跨越分離面的模型。

5.最大限度減少訊號串擾 串擾會引起受擾訊號出現(xiàn)噪聲感應，從而導致接收集成電路的誤碼增加。因此，帶狀在線使用非交叉布線，因為FEXT相比NEXT更低；而在微帶在線使用交叉布線，因為與FEXT相比NEXT更低。除此之外，差分對間間隔應至少是走線寬度的三倍。

6.差分對內(nèi)偏移 印刷電路板走線中的差分對內(nèi)偏移會帶來更高的插入損耗，從而增加物理層鏈路的誤碼率。由于反相和非反相訊號的相位并不是正好相差180度，所以差分模式中的眼圖高度會變小。圖11中的Sdd21曲線顯示了差分對內(nèi)偏移對訊號完整性的影響，偏移越大，插入損耗越高。因此，每個物理層鏈路的差分對內(nèi)偏移都應限制在5mil以內(nèi)，以減少傳輸損耗，可以使用蛇形布線技術來最大限度減少偏移。

圖10 使用Keysight EMPro模擬、帶固體參考面并跨越分離面的500mil長印刷電路板走線的TDR和Sdd21。

圖11 使用Keysight ADS模擬、具有不同差分對內(nèi)偏移的8英吋長印刷電路板走線的Sdd21。

7.光纖編織 印刷電路板介電基片由編織玻璃纖維與環(huán)氧樹脂結合組成。圖12是使用顯微鏡看到的、采用纖維編織樣式106和7628制成的印刷電路板基片的俯視圖，淺棕色粗線是玻璃纖維編織部分；黑色的方塊是環(huán)氧樹脂。編號更高的玻璃纖維樣式，如7628，可以實現(xiàn)更密集的玻璃纖維編織。

圖12 印刷電路板的介電基片是利用玻璃纖維樣式106和7628編織的纖維織物。

玻璃纖維與環(huán)氧樹脂的介電屬性截然不同。例如，NE玻璃纖維的介電常數(shù)(Dk)和損耗正切(Df)分別為4.4和0.0006；E玻璃纖維的Dk和Df分別為6.6和0.0012，而環(huán)氧樹脂的Dk為3.2，遠遠低于玻璃纖維的對應值。當使用較為稀疏的纖維編織做基片時，印刷電路板走線能夠更頻繁地穿過樹脂和玻璃纖維的不同區(qū)域，結果就是，訊號沿著走線從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩耍渌俣然騻鞑パ舆t經(jīng)常會發(fā)生變化。它們之間的關系可以透過公式9來說明。

公式中：V = 訊號在印刷電路板上的速度(英吋/ns)； C = 光速(約12英吋/ns)； Dk = 介電常數(shù)。

這種情況為50Gbps訊號傳輸帶來了巨大挑戰(zhàn)。例如，在最壞情況下，非反相訊號走線可能穿過玻璃纖維但沒有穿過環(huán)氧樹脂，而反相訊號的走線可能穿過很多樹脂區(qū)域。結果，由于反相訊號遇到不斷變化的傳播延遲，非反相訊號與反相訊號之間的相位差在接收端一般會遠遠小于180o。上升端和下降端之間的大偏移或錯位，導致眼圖寬度和高度減少，而且，接收端會出現(xiàn)高誤碼率。因此，解決辦法就是采用更密集的纖維編織。

布局后的通道仿真

一旦按照上述關鍵實踐完成了印刷電路板布局設計，布局檔將導入Keysight EMPro進行3DEM模擬。選擇圖13中突出顯示的8英吋長差分走線進行s參數(shù)抽取，將其導入Keysight ADS進行布局后PAM4通道仿真。圖14中的插入損耗曲線顯示提取的差分走線符合規(guī)定的閾值，即在14GHz時低于10dB；在28GHz時低于20dB。

圖13 選擇差分走線用于3DEM模擬。

圖14 印刷電路板上所選PAM4差分走線的插入損耗曲線。

圖15顯示使用Keysight ADS生成的通道分析拓撲，兩個25GBaud/s的PAM2訊號注入壓控電壓源以生成PAM4訊號。PAM4波形的傳播路徑為：發(fā)射端封裝、8英吋PCB走線(即圖13中顯示的傳輸線)、接收端封裝，最后是接收端。在發(fā)射端，訊號幅度和上升/下降時間分別為1.2Vpp和16ps。

圖15 使用Keysight ADS在25GBaud/s下進行布局后PAM4通道仿真。

PAM4訊號的最小眼寬和眼高分別為1/4單位間隔(即25GBaud/s數(shù)據(jù)速率下為10ps)和50mV。如圖16所示，PAM4眼圖有4個數(shù)字幅度電平，因此有3個眼圖。在啟用決策回饋均衡(DFE)前，接收端訊號的眼高和眼寬分別為60mV和14ps，一旦啟用接收端的6接頭DFE，眼圖幾乎變大一倍(即140mV眼高和23ps眼寬)，結果符合指南中的技術指針。均衡方案的選擇和接頭的調(diào)節(jié)很大程度上取決于通道的插入損耗或頻率響應。本文進行了多次嘗試來獲得更好的開眼結果。

圖16 從圖15中的通道仿真結果得到的接收端眼圖。

結論

實施50Gbps PAM4物理層鏈路時必須嚴格要求，確保在高速收發(fā)器之間實現(xiàn)穩(wěn)定的通訊。