500兆/秒高速A/D系统的实现

3 高速电路的设计

在高速电路中如何避免各个信号之间的串扰（crosstalk）,以及如何保证信号的完整性（integrality）是整个系统正常工作的保障。首先,对于高速电路电路板（PCB）应至少采用四层以上的多层板技术,本系统采用了六层板（表1）.采有多层板的目的并不仅仅是为了走线的方便,更重要的是使用了大面积的电源或地层之后可以使各信号线与地或电源平面之间形成一个紧耦合从减少信号线之间的串扰。通常所用的在走线层大面积网格铺地的方法,虽然也可起到一定的屏蔽作用,但其面积和与信号线距离的关系远不如地平面产生的效果好。其次,系统的整体布局要合理,应该综合考虑地平面和电源层的分割。使用相同电源和地的芯片,布局尽量放在一起以避免地平面被琐碎的分割。当同一块电路板上既有模拟电路也有数字电路时,更应该仔细地考虑这两部分的布局。模拟部分和数字部分应该隔离,不仅是空间的隔离,而且电源也应该隔离,两部分最好单独供电。最后,模拟地和数字地通过磁珠（ferrite bead）在一点相连。地平面上的电流一般比较大,大电流流过时会对表面上的器件产生一公平的影响,尤其是对模拟器件产生的影响将直接反映在输出信号质量的好坏。为了减少地电流的影响,在设计地平面时应该在比较敏感的模拟器件下方加一道隔离沟阻断大电流的通路（如图7所示）,以减小地电流对它的影响。

表1

名 称 用途说明
顶层 布线、元件
中间层1 模拟地、VTT
中间层2 数字地、ECL的VCC
中间层3 模拟+5V、数字+5V、数字+3.3V
中间层4 模拟-5V、数字-5V、数字+2.5V
底层 布线

高速电路的PCB设计是整个系统成败的关键,PCB的设计在很大程序上与所选用的EDA工具有关。在本系统的PCB设计上选用的是PADS公司出品的PowerPCB,它和传统的设计工具Protel相比有如下优点：

（1）支持圆弧拐角布线,减少信号线的辐射,降低串优;

（2）支持泪滴焊盘,使走线阻抗变化均匀,减少反射;

（3）可以方便地在PCB的内部层进行分割和走线;

（4）支持多种布线规则,如布线长度、走线阻抗等规则;

（5）与自动布线器Specctra接口方便;

（6）直接支持信号完整性分析软件HyperLynx。

鉴于以上种种优越性能,它非常适合于高速电路板的PCB设计。