设计通用的Ultra2 SCSI PCB

发布时间:2007/9/8 0:00:00 访问次数:513

摘要：在高速逻辑设计中，需要考虑避免出现振铃、串扰等传输线现象。就此详细讨论了在Ultra2 SCSI单端和差分两种模式兼容下，其PCB的输出阻抗与连接电缆的两种阻抗的匹配问题，并介绍了在这样的高速逻辑系统中，PCB设计通常要考虑的一些其它问题。

关键词： Ultra2 SCSI Fast－40 印刷电路板高速逻辑设计

小型计算机系统接口SCSI　，是美国ANSI9.2委员会定义的计算机与外设之间的接口标准，可以以更高的数据传输速率串接7台或更多不同的外围设备。为了满足外围设备不断增加的速率要求，SCSI得到了长足的发展。表1显示了并行SCSI性能的改进过程，我们注意到SCSI 的性能几乎每５年提高一倍。SCSI 的最新版本是Ultra2，它的数据传输速率是Ultra的两倍，其中Wide Ultra2 SCSI 速率达到了80MB／s。

并行SCSI在改进性能时一直保持了向下和向上兼容。这样，使旧的设备能够继续使用，而新的设备也能工作于旧的SCSI版本下。现在并行SCSI的新版本Ultra2采用差分信号IO技术，称做低电压差分（LVD），这种技术可以达到非常高的传输频率。为了继续使用旧的单端（SE）SCSI，一些Ultra2 SCSI设备能够兼容单端和低电压差分模式。这样，它的印刷电路板（PCB）设计就很具有挑战性，因为，LVD电缆的差分阻抗是110～135Ω，而单端阻抗通常要低30％～40％，那么PCB对这两种情况应该能够兼容，也就是用于Ultra2 SCSI的PCB要能具有不同的输出阻抗来分别匹配连接电缆的差分阻抗和单端阻抗。

１迹线的特性阻抗

由于SCSI数据速率的提高，设计PCB就需要克服很多问题。其中随着传输速率的提高，布线的长度及其特性阻抗就开始变的非常重要。如果迹线的电器长度大于传输信号上升沿的一半，这条迹线就应被当作传输线来处理。这一临界电器长度可以用公式（1）来表示，式中Tr表示输出电压的上升时间，L表示迹线的电感，C表示迹线的总电容。采用Ultra2接口，对于1ns 的上升时间，临界电器长度通常近似为3.1 英寸，当迹线长度超过了3.1英寸时，迹线就应被当作传输线来对待，那么，其特性阻抗就应该与连接电缆的特性阻抗相匹配。否则，就会因为PCB和连接电缆的不匹配而出现振铃现象使信号质量受到极大影响。这样一来，在PCB的设计中，迹线的特性阻抗就成了一个重要问题，这也是我们下面需要详细讨论的问题。

对于信号来说PCB可以看作微波传输带或带状线或者兼而有之。它们的电特性是由它们的几何结构和材料特性决定的。图1显示了微波传输线的结构，它的特性阻抗可以用公式（２）来表示，式中Er是基片的相对介电常数。

图2显示带状线的结构，它的特性阻抗可以用公式（３）来表示。

当决定是使用微波传输带还是带状线时，要考虑PCB的层数和走线的复杂程度。在大多数情况下，微波传输带和带状线要混合使用。一旦单端阻抗确定后，差分阻抗就取决于PCB上两条迹线的间距。差分对的两条迹线具有相同的物理交叉和断面尺寸也是非常重要的。图3显示了一差分对迹线的结构，公式（４）显示了微波传输带的差分阻抗，其中Ｚ为单端阻抗。公式（５）显示了微波带状线的差分阻抗。

关键词： Ultra2 SCSI Fast－40 印刷电路板高速逻辑设计

１迹线的特性阻抗

图2显示带状线的结构，它的特性阻抗可以用公式（３）来表示。

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