AN 958: ボード・デザイン・ガイドライン

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ID 683073
日付 1/28/2022
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. 電源分配ネットワーク 2. ギガヘルツ・チャネル・デザインの考慮事項 3. PCBおよびスタックアップ・デザインの考慮事項 4. デバイスのピンマップ、チェックリスト、および接続ガイドライン 5. 一般的なボードデザインの考慮事項/ガイドライン 6. メモリー・インターフェイスのガイドライン 7. 消費電力と熱管理 8. ツール、モデル、およびライブラリー 9. リファレンス・デザインおよび開発キット 10. AN 958: ボード・デザイン・ガイドラインの文書改訂履歴
1. 電源分配ネットワーク x
1.1. ターゲット・インピーダンスのデカップリング方式 1.2. 電圧レギュレーターの選択 1.3. PDNデザインツール 1.4. プレーン・キャパシタンス 1.5. 寄生インダクタンスの最小化 1.6. 追加リソース
1.1. ターゲット・インピーダンスのデカップリング方式 x
1.1.1. FDTIMデカップリングの概念 1.1.2. ZTARGET の決定 1.1.3. fTARGET の決定 1.1.4. ZTARGET を満たすためのデカップリング CAPSの選択
1.5. 寄生インダクタンスの最小化 x
1.5.1. VRM 1.5.2. デカップリング・コンデンサー (パスコン) 1.5.3. マウンティング・インダクタンス 1.5.4. スプレッディング・インダクタンス 1.5.5. プレーン間キャパシタンス 1.5.6. 結論
2. ギガヘルツ・チャネル・デザインの考慮事項 x
2.1. 材料の選択と損失 2.2. ギガビット・チャネル・デザインの配線ガイドライン 2.3. 素材のガラス繊維の織り方による悪影響の最小化 2.4. 表面実装パッドの下のプレーンのカットアウト 2.5. トランスミッターのプリエンファシスとレシーバーのイコライゼーション 2.6. 追加リソース
2.2. ギガビット・チャネル・デザインの配線ガイドライン x
2.2.1. ビアの最適化手法
2.2.1. ビアの最適化手法 x
2.2.1.1. 一般的な配線ガイドライン
3. PCBおよびスタックアップ・デザインの考慮事項 x
3.1. 材料の選択と損失 3.2. ボードの厚さとビア 3.3. PCB推奨レイアウト・フットプリント・ランド・パターン
4. デバイスのピンマップ、チェックリスト、および接続ガイドライン x
4.1. High Speed Board Design Advisor 4.2. デバイス別のピン接続の一覧表 4.3. デバイス別のピン接続ガイドライン 4.4. JTAGピンを使用したデバッグ用デザイン 4.5. ホットソケット、POR、およびパワーシーケンスのサポート 4.6. OCTの実装 4.7. 未使用のI/Oピンのガイドライン 4.8. デバイスのブレークアウトのガイドライン 4.9. 追加リソース
5. 一般的なボードデザインの考慮事項/ガイドライン x
5.1. ボードのデザインプロセスの概要 5.2. FPGAにおけるデザイン・セキュリティー機能 5.3. EMI 5.4. 高速デザイン向けディスクリート・コンポーネントの選択 5.5. Sパラメーター 5.6. スミスチャート 5.7. AC結合とDC結合 5.8. 追加リソース
5.1. ボードのデザインプロセスの概要 x
5.1.1. 材料の選択と損失 5.1.2. クロストークの最小化 5.1.3. 電力フィルタリング/分配 5.1.4. 未使用のI/Oピン 5.1.5. 信号トレースの配線 5.1.6. グランドバウンス 5.1.7. 伝送線路の理解 5.1.8. インピーダンスの計算 5.1.9. コプレーナ導波路 5.1.10. 同時スイッチング・ノイズのガイドライン
5.1.3. 電力フィルタリング/分配 x
5.1.3.1. ノイズのフィルタリング 5.1.3.2. 電力分配
5.1.5. 信号トレースの配線 x
5.1.5.1. シングルエンドのトレース配線 5.1.5.2. 差動トレース配線 5.1.5.3. スキューの最小化 5.1.5.4. 終端方法 5.1.5.5. 終端デザイン例 5.1.5.6. 伝送経路に関連する不連続性
5.1.5.4. 終端方法 x
5.1.5.4.1. 単純な並列終端 5.1.5.4.2. テブナン並列終端 5.1.5.4.3. アクティブ並列終端 5.1.5.4.4. 直列RC並列終端 5.1.5.4.5. 直列終端 5.1.5.4.6. 差動ペア終端 5.1.5.4.7. オンチップ終端
5.1.5.5. 終端デザイン例 x
5.1.5.5.1. 遅延の算出 5.1.5.5.2. 帯域幅の算出 5.1.5.5.3. 直列終端の使用 5.1.5.5.4. 並列終端の使用
5.1.5.6. 伝送経路に関連する不連続性 x
5.1.5.6.1. インダクタンスの不連続性 5.1.5.6.2. キャパシタンスの不連続性 5.1.5.6.3. ビアの不連続性 5.1.5.6.4. 伝送経路に関連する直角ベンド
5.1.6. グランドバウンス x
5.1.6.1. デザイン・ガイドライン 5.1.6.2. グランドバウンスの解析 5.1.6.3. スイッチング出力 5.1.6.4. 静音出力 5.1.6.5. リード・インダクタンスの最小化
5.1.8. インピーダンスの計算 x
5.1.8.1. マイクロストリップ・インピーダンス 5.1.8.2. ストリップライン・インピーダンス 5.1.8.3. 伝播遅延
5.1.8.3. 伝播遅延 x
5.1.8.3.1. マイクロストリップ・レイアウトの伝搬遅延 5.1.8.3.2. ストリップライン・レイアウトの伝搬遅延
5.1.9. コプレーナ導波路 x
5.1.9.1. 単純型コプレーナ導波路 5.1.9.2. 接地型コプレーナ導波路 5.1.9.3. 接地差動型コプレーナ導波路
5.4. 高速デザイン向けディスクリート・コンポーネントの選択 x
5.4.1. 抵抗とコンデンサー 5.4.2. インダクターとフェライトビーズ 5.4.3. SMAコネクター
6. メモリー・インターフェイスのガイドライン x
6.1. DDR3ボードのデザイン・ガイドライン 6.2. DDR2ボードのデザイン・ガイドライン 6.3. DDRボードのデザイン・ガイドライン 6.4. QDRIIおよびQDRII+ 6.5. RLDRAM II 6.6. 追加リソース
7. 消費電力と熱管理 x
7.1. パワー・マネジメントのガイドライン 7.2. FPGAのヒートシンクと熱管理 7.3. 追加リソース
8. ツール、モデル、およびライブラリー x
8.1. デザインツール 8.2. I/Oバッファーモデル 8.3. デバイス・ライブラリー 8.4. ネット長レポート 8.5. 熱モデル
9. リファレンス・デザインおよび開発キット x
9.1. 開発キット 9.2. テクノロジー別の開発キット
9.2. テクノロジー別の開発キット x
9.2.1. DDR3メモリー・テクノロジー 9.2.2. DDR2メモリー・テクノロジー 9.2.3. DDRメモリー・テクノロジー 9.2.4. QDR2 SRAMメモリー・テクノロジー 9.2.5. SRAMメモリー・テクノロジー 9.2.6. RLDRAM IIメモリー・テクノロジー 9.2.7. フラッシュ・メモリー・テクノロジー 9.2.8. ギガビット・トランシーバー・テクノロジー 9.2.9. PCI Expressテクノロジー 9.2.10. PCIテクノロジー 9.2.11. 10/100/1000イーサネット・テクノロジー 9.2.12. USB 2.0テクノロジー
1. 電源分配ネットワーク
2. ギガヘルツ・チャネル・デザインの考慮事項
3. PCBおよびスタックアップ・デザインの考慮事項
4. デバイスのピンマップ、チェックリスト、および接続ガイドライン
5. 一般的なボードデザインの考慮事項/ガイドライン
6. メモリー・インターフェイスのガイドライン
7. 消費電力と熱管理
8. ツール、モデル、およびライブラリー
9. リファレンス・デザインおよび開発キット
10. AN 958: ボード・デザイン・ガイドラインの文書改訂履歴

5.1.5.6.2. キャパシタンスの不連続性

このセクションでは、キャパシタンスの不連続性の影響について説明します。これは通常、コンポーネントが伝送経路に導入されたときに発生します。

図 56 の2つのコネクターのプロットでは、容量性負荷を示します。1つは低キャパシタンスの不連続性として、もう1つは高キャパシタンスの不連続性として作用します。負荷のキャパシタンス (C) の計算には、次の式を使用します。

3.125Gbps信号(疑似ランダム・バイナリー・シーケンス (PRBS) パターン) は、低容量性コネクター (1.2pF) に似た最初のコネクターを介して送信されます。アイ開口部とジッターは、他方の端で観察します。

図 56. 低容量性および高容量性負荷コネクターによって示されるキャパシタンスの不連続性の影響

図 57 で示しているアイ開口部では、コネクターによって1.2pFの不連続性が誘発されています。アイ開口部は330mVの差動です。アイの拡大図から、ピークツーピークのジッターが約27psであることがわかります。

図 57. 低キャパシタンス・コネクターのアイ開口部とアイ開口部の拡大図

図 57 で示している3.125Gbps PRBSパターンは、高容量性コネクターに似た2番目のコネクターを介して送信されます。アイ開口部とジッターは、他方の端で観察します。

図 58 で示している同じ信号のアイ開口部は、容量が2.9pFのSMAコネクターを通過しています。アイ開口部は約280mVの差動です。アイの拡大図から、ピークツーピークのジッターが約43psであることがわかります。

図 58. 高容量性コネクターのアイ開口部とアイ開口部の拡大図
コネクターやコンポーネントを伝送経路に追加することは可能な限り避けてください。コネクターが必要な場合は、コネクターを選択する際に、伝送経路でのインダクタンスおよびキャパシタンスの不連続性が最小になるものにしてください。ジッターと振幅による3.125Gbps信号への影響は、2.9pFおよび1.2pFのコンデンサーを通過するときに非常に大きくなります。アイ開口部では50mVの振幅差を示し、拡大図では16psのピークツーピークのジッター差を示しています。
  • ρ = RC = (Z0C/2)
レベル 2 の表題