[发明专利]一种差分过孔补偿信道对内偏移的方法

说明书

本发明公开了一种差分过孔补偿信道对内偏移的方法，包括步骤：计算差分信号之间的偏移时间；利用获取的材料参数，建立PCB以及差分过孔的模型；对建立的高精度差分模型进行仿真，通过仿真获取该差分过孔结构S参数；获取其设计实测的S参数和差分对内偏移skew值来对3D建模进行校准比例因子；优化差分过孔结构中的stub长度差h；对比优化结果是否满足设计允许差分对内偏移目标值，若满足则完成优化，不满足则继续优化stub长度差h。本发明使得布局布线空间占用小，提出的差分过孔结构使得差分线及时补偿差分相位的偏移，有效规避对内偏移带来的影响。

技术领域

本发明属于印制电路板技术领域，尤其涉及一种差分过孔补偿信道对内偏移的方法。

背景技术

随着现代信息处理技术的不断进步和需求增加以及大数据、云计算和物联网等技术的日益普及，对超高速和大宽带通信产品的需求愈发强烈。PCB设计领域内差分线的广泛应用，合理优化差分的信号完整性，已经成为当今系统设计能否成功的关键。差分信号就是驱动端发送两个等值、反相的信号,接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对PCB布线就称为差分布线。

其中差分的对内偏移是影响差分信号质量重要的一环之一。由JEDEC标准对逻辑器件偏移(skew)定义为“理应同时发生的两个事件之间的时间差值”。差分对内的偏移(intra-pairskew)则为：差分对的正端与负端的延迟差。差分信号在通过PCB上差分线传输后达到终端的时间不同，导致产生延迟差，从而影响信号质量。

PCB板卡尺寸和芯片封装的缩小，系统复杂度的提升导致PCB布线空间的急剧缩小，对差分对内偏移的补偿方式提出了更高的要求。现有的差分对内偏移设计方法不管是大的鼓包和小的鼓包都很占用设计空间，容易引入阻抗的突变难以保证其信号质量。

导致差分对内偏移的原因，有许多诸如直角布线，BGA管脚设计限制，驱动器上升下降时间不匹配，玻纤效应等。尤其是BGA管脚设计限制PCB差分信号线的布线的过程中不可避免。PCB差分对内偏移的量化单位是时间，设计中会将其时间结合信号在PCB信道上传播的速度，得出需要补偿的长度，利用绕线补偿对内的长度偏差。

现有技术中，差分过孔补偿信道对内偏移的方法需要通过绕线的方式对其中短的信号线进行补偿。公开号CN 113420527 B的中国专利“一种计算绕差分线等长的方法、装置、系统及存储介质”，该专利在传统基于设计软件计算得出差分线NP偏移长度误差对内等长技术上，提供了一种计算方法，自动确定需要起弧的数量从而得出补偿的鼓包数量并在设计中予以补偿。

中国专利CN 108630650A“一种BGA扇出相位补偿的方法及装置”，该方法包括在BGA区域扇出差分信号，形成差分信号的扇出过孔；在差分信号的扇出过孔处采用预设模式对差分信号线进行绕线补偿。上述两个专利，需要布局布线空间来完成绕线补偿，其绕线的形式多种多样，但只要是针对形状或位置确定。无法避免需要占用布局布线空间，且绕线也会引入新的阻抗不连续，且由于需要额外同层的空间，往往不能实现就近补偿，导致差分相位失配的长度增加。

发明内容

有鉴于此，本发明结合现有的设计和生产工艺，提出一种PCB差分对内偏移最小化方法，利用该方法对PCB设计进行优化，以寻求最小化差分对内偏移，从而提高差分信号的完整性。

本发明公开的差分过孔补偿信道对内偏移的方法，包括步骤：

获取需要未补偿差分偏移的PCB设计，筛选是否链路具有差分过孔，如果是则继续以下步骤；

计算差分信号NP之间的偏移时间；

利用获取的材料参数，建立PCB以及差分过孔的模型；

对建立的高精度差分模型进行仿真，通过仿真获取该差分过孔结构S参数，包含插入损耗、回波损耗和差分对内偏移skew值；