几MHz的低速信号为何让PCB一再出问题？
宣布时间：2019-04-29 15:40:28
高速先天生员--陈亮
在设计中，通常总是优先处置惩罚光口、PCIE等高速信号、或者是音频等模拟信号 。妄想使用最优的层，最优的通道，阻抗、延时、串扰等细节也被优化到极致 。然而剩下的低速信号往往不被重视 。可是有些低速信号体现自己也是要体面的，你不重视我，我就给你颜色看 。好比咱们今天的主角MDC＆MDIO信号 。
MDC＆MDIO是串行管理接口（Serial Management Interface）的信号 。MDIO是用来读/写PHY的寄存器，以控制PHY的行为或获取PHY的状态，MDC则为MDIO提供时钟 。
我们来看一个案例：PCB设计中的MDC时钟信号如下图左，仿真波形如下图右 。
U14是驱动端，U1/U12/U13吸收端 。U12吸收端的信号从仿真波形来看，在判别区域内信号边沿有回沟和振铃，有误触发的危害 。
缘故原由剖析：现有拓扑下，由于U12是很靠近源端的，U14到U13这段长距离走线成为STUB，由于分支很是长，导致反射不可淹没在上升沿中，信号泛起回沟 。
凭证剖析效果以及PCB的现真相形，评估了切实可行的优化计划：即变换布线拓扑结构，使用星型拓扑结构，并删除源端串联端接，在每个分支处举行端接 。预期效果如下：
各人是不是以为已经可以竣事了？
客户凭证我们提供的优化计划举行了修改，可是客户以为还不敷包管，在我的优化计划的基础上，自己又在MDC的源端增添了一个LC滤波器，并在MDIO的每个分支都增添了LC滤波器 。
优化后的效果详见下记仿真：红色波形是原计划的仿真信号波形，绿色波形是在原计划基础上客户‘优化’后的仿真波形 。
MDC：
MDIO：Write
MDIO：Read
从仿真效果来看，MDC时钟信号倒是没有回沟了 。可是MDIO信号现在已经凉透了 �？吹秸飧鲂Ч�，我……
几MHz的信号能差到这个水平也是很是禁止易的 。经由排查，问题出在了新加的LC滤波器上，凭证官网下载的DATAsheet显示，该器件电感量为350nH，电容量是110pF 。
由于客户在原始计划基础上增添LC滤波器 。此滤波用具有很强的感性 。导致读/写中途有很大的感性突变，导致信号的反射 。且由于每个分支都有滤波器，导致信号会在多个分支上往返反射，信号质量受到严重影响 。之前用于改善信号质量的各分支串联端接 。不但起不到改善信号质量的作用，还使得信号质量更差 。
至于为什么MDIO 的Write /Read差别云云之大？由于数据线在读/写模式状态下的端接电阻的相对位置是差别的 。现在的拓扑正好是差的更差（Read），好的更好的一个状态（Write），以是读/写的信号波形差别很是大 。在删除LC滤波器后，信号恢复到预期水平 。
由此可见纵然是几MHz的低速信号，拓扑的使用不当也可能导致信号质量不良，以是在设计类似毗连多个IC的信号时，选择合适的拓扑尤为主要 。另外提醒一下，若是拓扑改变，原本的为了改善信号质量的端接计划就纷歧定适合新的拓扑了，需要凭证新的拓扑举行合理的调解,没有经由验证不要随意添加滤波器，不然可能会适得其反 。
