[发明专利]信号线补偿方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计领域，并且特别地，涉及一种信号线补偿方法和装置。

背景技术

电子工业的快速发展，高速这个词在IT行业已经成为一种流行，电子产品的速度也从M上升到G。目前，已经有部分产品的交换速度达到20G，这就给产品的设计提出了更大的挑战，因而PCB布局(Layout)这部分的设计也起到了至关重要的作用。在高速电路设计中，信号的完整性是必须考虑的，为了保证信号的完整，经常会采用信号线补偿的方式，即阻抗匹配。阻抗匹配与否关系到信号的质量劣质，如果由于信号的源端、末端阻抗不匹配导致阻抗特性不连续，必然会产生过冲、振铃信号劣化现象，易造成信号的误判，可能会导致内存访问出现偏差，系统必然出错，影响系统稳定。为了保证信号完整性，可以采用多种方式；如CATB“电气延时”效应的补偿方式、差分采用终端匹配、时钟采用源端匹配等等。这些都是模块设计时采取的措施，即使上述设计点已经做到，但实际在PCB设计时不可能完全达到理论值要求，从而就引出了差分等长、等距的概念，同时也引出了蛇形线的概念，为了满足这些要求，各种补偿方式应运而生。以差分信号线为例，所谓差分线，就是驱动端发送两个等值、反相的信号，接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”，而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线，目前电路中最关键的信号基本上都是采用差分结构设计，传统的高速信号线补偿方式主要采用方式如下：

一、连接器pin脚端补偿，如图1所示，其中，图1中箭头所指向的位置就是进行补偿的区域。由于差分走线原则上要遵循“等长、等距”，且首先要保证差分走线等长，保证信号时刻保持相反极性，减少共模分量，然后再保证等距，保持阻抗一致，减少反射。目前这种做法虽然在理论上能够达到要求，但是针对高速信号可能会造成信号的延迟，原因如下：上述做法会导致信号无法达成同步，在连接器pin脚处本身没有长度差，只是在走线的拐弯处产生了差值，补偿的结果反而使得信号从pin脚一出来就一直不同步，直到很远的地方可能才达到同步；并且，连接器pin脚密度较大会导致同一根信号线距离太近，造成干扰。

二、信号线使用蛇形线的方式在任意处来进行补偿，如图2所示，其中，图2中箭头所指向的位置就是进行补偿的区域(位置)。蛇形线主要用在高速电路设计中。因为高速电路设计需要考虑信号完整性，数据线需要等长，但是，通常情况下蛇形线的使用并没有严格的规定，只要鼓包到等长，鼓包的大小也没有明确要求。这样，蛇形线虽然满足了系统时序设计要求，但蛇形线除了时序匹配的目的，还会降低信号质量；并且，在任意处鼓包同样会导致信号的不同步。

以上两种方式虽较普遍使用，随着速度要求越来越高，这些补偿已经不能完全满足信号完整性需求，因此，新的补偿方式也就应运而生，具体方式如下：

(1)CATB“电气延时”效应补偿，是一种在电路板上直接覆铜而形成电容的方式，是Copper TAB和Compensation TAB，前者是从物理形态的角度定义，后者是从电气功效的角度定义，把两者结合起来能更全面地理解CATB，具有补偿信号走线的阻抗非连续性的作用。

(2)终端串联匹配，是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。很多采用的都是源端的串联匹配。

(3)连接器pin脚端补偿，这是在速度要求不高时普遍使用的一种方式，是在连接器pin脚打弯，从而达到信号线长度一致。

(4)信号线使用蛇形线的方式在任意处来进行补偿，在不考虑源端、终端的情况下，更不会考虑信号匹配的同步性，通过在较短信号线上鼓包，从而达到信号线长度一致。

(5)连接器pin脚两端分别做补偿，根据连接器pin脚匹配长度要求，在两端连接器pin脚端分别做补偿，以鼓包的形式最终达到信号长度一致。

(6)信号走线出现不等长附近做等长，如果连接器pin脚端匹配没有要求，只是由于信号走线导致的长度不一致，在出现不等长的地方才去做等长，以鼓包的形式达到信号长度一致。

但是，目前的补偿方式表面上达到了两根差分线的等长，但并不能够在真正意义上保证差分信号传输时时刻保持同步，对此，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中无法真正意义上实现信号线对的补偿的问题，本发明提出一种信号线补偿方法和装置，能够对信号线的补偿进行优化，从而使信号线的延伸区域中尽可能地避免不同步，实现真正意义上的信号补偿。

本发明的技术方案是这样实现的：