[发明专利]用于减小底板系统中的串扰的差分对反转

说明书

相关申请的交叉参引

本专利申请主张于2010年2月1日提交，序列号为61/300,387的美国临时申请的利益，并与于2009年1月16日提交，专利号为7,607,951的美国专利有关，上述专利的整个公开作为参考被合并于此。

技术领域

本发明涉及用于减小底板系统中的噪音的系统。更具体地，本发明反转底板之间的引脚连接，以减小底板中的引脚连接之间产生的串扰。

背景技术

电子系统经常由多个印制电路板(PCB)装配而成。包括电子部件的PCB有时被称为“子卡”。经常地，电信号经由被称为“底板”的PCB从子卡发送到另一个。底板包括被称为“信号走线”的导电路径，或者只是“走线”，使用诸如铜之类的导电材料蚀刻在PCB上。连接器安装在底板上，以与走线相连。允许走线连接到连接器或其他电子元件中的接触单元的印制电路板的部分被称为“信号发射点”，或只是“发射点(launch)”。当连接器被用于将子卡与底板上的发射点匹配时，则经由底板上的信号走线在子卡之间建立信号路径。

由于电子系统变得更小、更快和更复杂，一般要求底板在不增大尺寸的情况下，或在实际上减小尺寸的同时，提供更多的信号走线。由于走线的密度增大的结果，信号之间的电噪声变得更加成问题。通常认为电噪声是电子系统中的任何不希望有的电能量，包括但不限于反射、电磁干扰、模式转换、和诸如串扰之类不想要的耦合。

朝向更小、更快和更复杂的电子系统的趋势也要求子卡、底板和它们的连接器在更小的空间中承载更多和更快的数据信号，而不降低那些信号的特性。通过将信号导线在一起置放得更近，可以制作在更小的空间中承载更多的信号的子卡、底板和它们的连接器。将信号导线在一起置放得更近的主要困难在于，信号导线之间的电噪声随着信号导线之间的距离减小和随着信号的速度增大而增大。另外，随着频率含量增大，有能量损失的更大的可能性。能量损失归因于阻抗间断、模式转换、不完善屏蔽而来的泄露、或诸如串扰之类的与其他信号导线的非期望的耦合。

差分信号是由一对导电路径表示的信号，称为“差分信号对”。导电路径之间的电压差表示为信号。一般而言，将这两个差分信号对的导电路径布置为彼此之间邻近地延伸。如果任何其他的电噪声源是电磁耦合到差分信号对的，这个对的每个导电路径上的效应应该是近似的。因为将这个对的两个导电路径上的电压差作为在差分信号对上的信号，耦合到差分信号对中的两个导电路径的普通噪声电压不会影响这个信号。与单端信号路径相比，那使差分信号对对串扰噪声更不灵敏。在高速下，可用的导电路径可能遭遇串扰、阻抗和衰减失配特性，以及信号传输特性可能降低。

串扰通常归咎于来自于相邻线路的电磁干扰。电流流过被称为“攻击者线(aggressor line)”的一条走线，与相邻的被称为“受害者线(victim line)”的走线耦合，并在受害者线上生成两个不同的噪声信号。其中一个被称为“前向串扰”或“远端串扰”的噪声信号，以与攻击者线中电流流动相同的方向在受害者线上流动。另外的一个被称为“后向串扰”的噪声信号，以与攻击者线中电流流动相反或向后的方向在受害者线上流动。

参阅图1(a)，示出的标准的底板连接系统100具有第一连接器110、第二连接器120和各种走线对130～140。在第一子卡上将第一连接器110连接到输入走线对130和132。在底板上提供了走线对134和136，以将第一连接器110连接到第二连接器120。并且，第二连接器120连接到第二子卡上的输出走线对138和140。在底板环境中，进入第一连接器110的输入走线对130和132可以，例如，从第一子卡上的路由器的线卡或处理器卡而来，然后离开第二连接器120的输出走线对138和140可以，例如，到第二子卡上的网络卡(fabric card)或交换卡去。

在图1(b)-(i)中，举例证明系统100上的串扰的影响。在图1(a)的系统100中，底部走线对130、134和138是攻击者走线对，而顶部走线对132、136和140是受害者走线对。如图1(b)所示，在攻击者走线对130上的信号到达第一连接器110后，如图1(c)所示，在第一连接器处生成串扰形式的噪声。通过差分信号对之间的耦合，在第一连接器110内产生噪声。