500兆/秒高速A/D系統的實現

3 高速電路的設計

在高速電路中如何避免各個信號之間的串擾（crosstalk）,以及如何保證信號的完整性（integrality）是整個系統正常工作的保障。首先,對于高速電路電路板（PCB）應至少采用四層以上的多層板技術,本系統采用了六層板（表1）.采有多層板的目的并不僅僅是為了走線的方便,更重要的是使用了大面積的電源或地層之后可以使各信號線與地或電源平面之間形成一個緊耦合從減少信號線之間的串擾。通常所用的在走線層大面積網格鋪地的方法,雖然也可起到一定的屏蔽作用,但其面積和與信號線距離的關系遠不如地平面產生的效果好。其次,系統的整體布局要合理,應該綜合考慮地平面和電源層的分割。使用相同電源和地的芯片,布局盡量放在一起以避免地平面被瑣碎的分割。當同一塊電路板上既有模擬電路也有數字電路時,更應該仔細地考慮這兩部分的布局。模擬部分和數字部分應該隔離,不僅是空間的隔離,而且電源也應該隔離,兩部分最好單獨供電。最后,模擬地和數字地通過磁珠（ferrite bead）在一點相連。地平面上的電流一般比較大,大電流流過時會對表面上的器件產生一公平的影響,尤其是對模擬器件產生的影響將直接反映在輸出信號質量的好壞。為了減少地電流的影響,在設計地平面時應該在比較敏感的模擬器件下方加一道隔離溝阻斷大電流的通路（如圖7所示）,以減小地電流對它的影響。

表1

名 稱 用途說明
頂層 布線、元件
中間層1 模擬地、VTT
中間層2 數字地、ECL的VCC
中間層3 模擬+5V、數字+5V、數字+3.3V
中間層4 模擬-5V、數字-5V、數字+2.5V
底層 布線

高速電路的PCB設計是整個系統成敗的關鍵,PCB的設計在很大程序上與所選用的EDA工具有關。在本系統的PCB設計上選用的是PADS公司出品的PowerPCB,它和傳統的設計工具Protel相比有如下優點：

（1）支持圓弧拐角布線,減少信號線的輻射,降低串優;

（2）支持淚滴焊盤,使走線阻抗變化均勻,減少反射;

（3）可以方便地在PCB的內部層進行分割和走線;

（4）支持多種布線規則,如布線長度、走線阻抗等規則;

（5）與自動布線器Specctra接口方便;

（6）直接支持信號完整性分析軟件HyperLynx。

鑒于以上種種優越性能,它非常適合于高速電路板的PCB設計。