PCB版图设计——基于高速FPGA的PCB设计技术

　　电源总线上大量的电流瞬变增加了FPGA设计的复杂性。这种电流瞬变通常与SSO/SSN有关。插入电感非常小的电容器将提供局部高频能量，可用来消除电源总线上的开关电流噪声。这种防止高频电流进入器件电源的去耦电容必须非常靠近FPGA(小于1cm)。有时会将许多小电容并联到一起作为器件的局部能量存储，并快速响应电流的变化需求。

　　总的来说，去耦电容的布线应该绝对的短，包括过孔中的垂直距离。即便是增加一点点也会增加导线的电感，从而降低去耦的效果。

　　图3-典型的PCB叠层和设计要素(注意BGA焊盘要偏离于过孔)。

　　其他技术

　　随着信号速度的提高，要在电路板上轻松地传输数据变得日益困难。可以利用其他一些技术来进一步提升PCB的性能。

　　首先也是最明显的方法就是简单的器件布局。为最关键的连接设计最短和最直接的路径已经是常识了，但不要低估了这一点。既然最简单的策略可以得到最好的效果，何必还要费力去调整板上的信号呢？

　　几乎同样简要的方法是要考虑信号线的宽度。当数据率高达622MHz甚至更高时，信号传导的趋肤效应变得越发突出。当距离较长时，PCB上很细的走线(比如4个或5个mil)将对信号形成很大的衰减，就像一个没有设计好的具有衰减的低通滤波器一样，其衰减随频率增加而增加。背板越长，频率越高，信号线的宽度应越宽。对于长度大于20英寸的背板走线，线宽应该达到10或12mil。

　　通常， 板子上最关键的信号是时钟信号。当时钟线设计得太长或不好的话，就会为下游放大抖动和偏移，尤其是速度增加的时候。应该避免使用多个层来传输时钟，并且不要在时钟线上有过孔，因为过孔将增加阻抗变化和反射。如果必须用内层来布设时钟，那么上下层应该使用地平面来减小延迟。当设计采用FPGA PLL时，电源平面上的噪声会增加PLL抖动。如果这一点很关键，可以为PLL创建一个“电源岛”，这种岛可以利用金属平面中的较厚蚀刻来实现PLL模拟电源和数字电源的隔离。