從電視到筆記本電腦，我們最喜歡的許多消費類電子產品實際上都是多板系統(tǒng)。打開筆記本電腦或臺式機，您會發(fā)現(xiàn)一個功能豐富的多板系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有電纜和板載連接器，這些電纜和板載連接器可將主板和系統(tǒng)中的外圍設備連接起來。隨著計算機外圍設備運行速度的提高，多板設計中的正確接地和保持干凈的高速信號對于保持低誤碼率（BER）值并通過EMC測試至關重要。

每塊板上的高速設計

多板系統(tǒng)中的各個板應始終設計為確保高速系統(tǒng)中的信號完整性。電路板上的高速信號應進行布線，以防止由于傳輸線效應而引起的串擾和振鈴，并具有適當?shù)模婚g斷的返回路徑以保持信號完整性。接地也是單個板上的重要問題，但是當作為多板系統(tǒng)的一部分在板之間發(fā)送高速信號時，接地就變得尤為重要。

許多新手設計師都錯過了高速設計的重點是：數(shù)據傳輸速率并不能確定一塊板是否屬于高速。取而代之的是，將開和關狀態(tài)之間的切換速度歸類為高速。

現(xiàn)代數(shù)字IC的體積越來越小，從而減少了其柵極電容和切換時間。即使您正在使用數(shù)據速率較低的通信協(xié)議（例如串行外圍設備接口（SPI）總線），較新的數(shù)字IC也會以足夠快的速度切換，以使您的設備可以歸類為高速設備。

請牢記這一點，在設計電路板時，需要根據電路中的切換時間檢查互連長度。如果25％的信號上升時間（10％至90％）小于沿走線的傳播延遲，則走線將充當傳輸線，您需要將走線與源和負載進行阻抗匹配，在電源或負載處增加端接，或使用阻抗控制設計以確保走線阻抗與電源和負載相匹配。這將防止反射導致數(shù)字信號振鈴。

在路由具有并行數(shù)據的信號網時，您需要確保網絡內的信號是同步的，以防止時序偏斜。應當在單個板內部以及板之間補償時序偏斜，以免信號不同步導致BER值較高。這需要信號網絡內的長度匹配跡線，包括差分對之間的長度匹配。小心差分對，并在可能的情況下嘗試在布線和長度匹配方案中強制對稱。

多板設計中的接地和高速信號

在多板系統(tǒng)中的板之間路由高速信號時，需要設計連接方式，以便信號具有可靠的接地返回路徑。如果您忽略了這一點，那么您的返回信號將被迫沿著長途路線經過目標板上的接地連接，再經過電源或機箱，再進入源板。本質上，您剛剛創(chuàng)建了一個巨大的環(huán)形天線，并且您的系統(tǒng)可能不會通過EMC檢查。

最簡單的方法是在兩塊板之間發(fā)送信號時使用差分信號。但是，這要求電路板兩端的組件都支持差分信號傳輸，而這并非總是可能的。這不能容納所有通信協(xié)議（例如I2C）。

在不可能進行差分信號傳輸?shù)牡胤剑鷮⑿枰迷春湍繕税迳系慕拥貙觼頌殡娐钒逯g路由的信號提供返回路徑。例如，考慮連接到電源的兩個板。源板使用FPGA或其他組件提供某些處理，目標板包含一些需要接收一些數(shù)據的外圍組件。

為了為在這些板之間路由的信號提供一個短的返回路徑，您將需要包括一條貫穿您的連接的接地連接。您可以將源板上連接器上的一個引腳連接到源板上的接地層。然后，您需要對目標板上的連接器執(zhí)行相同的操作。

本質上，現(xiàn)在您的連接電纜中有一個接地連接，該接地連接與信號所在的平面相同。這種參考選擇極為重要：您必須將此接地連接參考到與您的信號相同的參考平面，否則可能會產生接地環(huán)路。如果您有備用的引腳，則最好在板之間的連接中（最好是在相鄰信號之間）放置多個接地，因為這會減少高速切換期間的接地反彈。

實際上，在設計并行數(shù)據的標準協(xié)議時要考慮到這種接地方案。如果查看DDR4或PCIe 等標準協(xié)議的規(guī)范，則會發(fā)現(xiàn)這些多板接口的引腳布局經過專門設計，在接口上具有多條接地線，以便為信號輸入提供多個返回路徑。連接。