你別不信，幾個MIL的誤差就導(dǎo)致高速傳輸有誤碼啦！

作者：一博科技高速先生成員  黃剛

1mm等于39.37mil，1cm等于10mm，成語故事中的毫厘在生活中的確是一個很小的單位，但是在我們SI的領(lǐng)域里，已經(jīng)是一個很大的衡量單位了。我們不會說這根走線的線寬是多少厘米，也不會說這塊PCB板的板厚是多少厘米。尤其對于高速信號而言，一個眼圖的UI都是以ps為單位的，也就是以mil級別為單位來計算，因此毫不夸張的說，無論是設(shè)計環(huán)節(jié)還是加工環(huán)節(jié)，或者是外部的器件出現(xiàn)了幾個mil的偏差就足以影響到高速信號的性能，別不信哈，下面這個例子就夠讓你震撼的了！
 
我們幫助客戶設(shè)計了一塊傳輸112G信號的超高速測試板，其中就包括一條7inch左右的直通走線，當(dāng)然大家知道設(shè)計的難點肯定是在于同軸連接器位置的優(yōu)化，需要通過精確的3D仿真來保證該位置的PCB優(yōu)化來滿足超高帶寬的傳輸要求，PCB設(shè)計和加工出來的實物就像下圖這樣。

板子加工出來之后，我們進(jìn)行測試需要用到的連接器就是1.85mm的高速同軸連接器，簡稱1.85mm連接器，至于為什么叫“1.85mm”這么不整齊的數(shù)據(jù)，各位粉絲們自行*度查查哈。這種連接器的標(biāo)稱頻率能去到67GHz，價格也相當(dāng)不菲，就這么說的，大概一個小小的連接器就能夠頂我們工程師們差不多1個月的豬腳飯。
高速先生Chris在板子回來后立馬安裝上了連接器進(jìn)行測試，恩，效果還不錯，從損耗和線性度來看，在高頻的時候都沒有明顯的衰減，測試了好幾根信號，損耗也相當(dāng)一致。
Chris進(jìn)行了初步的驗證和摸底后，就把剩下幾塊板的重復(fù)測試驗證工作交給了雷豹，雷豹在測試方面也駕輕就熟，立馬重復(fù)了Chris的流程，安裝同軸連接器，然后利用網(wǎng)分進(jìn)行測試。當(dāng)我們都認(rèn)為很快就可以測試完成了，然后就給客戶發(fā)貨的時候，意外情況就發(fā)生了！
 
雷豹在測試到其中一對的時候，突然發(fā)現(xiàn)這對信號的損耗居然有諧振點，是非常非常影響信號質(zhì)量的諧振點！
雷豹立馬反映給Chris，Chris一看這個測試結(jié)果，首先也是感到很詭異，因為這個是同一批次加工的板子，理論上不應(yīng)該存在這樣的加工誤差。于是Chris就先去排除下測試的誤差，首先看到網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置是沒有變過的，因此不是儀器的問題了，另外測試的cable也是一樣，于是還有一個差異就是同軸連接器了。我們分別對比下兩根信號所用到的同軸連接器，由于是同一廠家同一批次的連接器，外觀上的確看不出來有哪里不同，但是當(dāng)我們把兩個連接器翻轉(zhuǎn)再翻轉(zhuǎn)來仔細(xì)瞧瞧的時候，憑借我們?nèi)庋鄣臉O限來觀察，仿佛是看到了連接器的內(nèi)芯的形狀會稍有不同，信號異常所使用的連接器的內(nèi)芯好像比較分散，稍有錯位和偏移，而觀測到信號正常的連接器以及剩下的大多數(shù)連接器都是內(nèi)芯的針比較緊密。
雖然只是mil級別的誤差，但是敏銳的Chris頓時覺得不簡單，腦海中已經(jīng)不斷的聯(lián)想到這個位置與cable的連接場景。同時也讓雷豹換一個我們感覺好的連接器在這根信號上試試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)諧振點消失了，說明就是這個連接器帶來的諧振問題！
 
本來問題已經(jīng)定位清楚就可以收工了，但是愛鉆研的Chris并不滿足于此，還想通過仿真來還原下這個現(xiàn)象，當(dāng)然這并不是一件簡單的事情，最難的就是要對連接器的公母頭進(jìn)行3D建模了，一頓操作后，Chris就自認(rèn)為把模型建得符合實際要求了。
我們看到的連接器的差異是在內(nèi)芯這個針片的位置，好的連接器的針包圍得比較緊密而且沒有移位，而不好的連接器明顯看到有錯位的現(xiàn)象！
我們在好的模型情況下，稍微改變下內(nèi)芯的針的相對位置，移動2-3mil的距離，使針形成看到的有錯位的樣子，差異的位置如下紅色的箭頭，只有幾個mil的變化，如果有的粉絲表示看不出來，高速先生也是可以理解的哈！
好，對比的模型已經(jīng)建好的，剩下的就交給仿真了。Chris分別對這兩種case進(jìn)行3D仿真，仿真結(jié)果出來后，果然和Chris的驗證是符合的，好的連接器信號當(dāng)然是線性的，而的確也仿真出了有移位的連接器的case，結(jié)果的確也是有諧振點的！
恩，這下在Chris看來，才算是徹底close掉了這個問題，終于可以下班了！