千兆位級(jí)串行I/O技術(shù)有著極其出色的優(yōu)越性能,，但這些優(yōu)越的性能是需要條件來保證的，即優(yōu)秀的信號(hào)完整性,。例如,，有個(gè)供應(yīng)商報(bào)告說，他們第一次試圖將高速,、千兆位級(jí)串行設(shè)計(jì)用于某種特定應(yīng)用時(shí),，失敗率為90%。為了提高成功率,，我們可能需要進(jìn)行模擬仿真,，并采用更復(fù)雜的新型旁路電路。

Spartan-6 FPGA的GTP工作性能取決于PCB的信號(hào)完整性,，PCB設(shè)計(jì)過程中需要考慮到以下因素：板的疊層結(jié)構(gòu),，元器件的布局，信號(hào)走線,。

電源與疊層

針對(duì)Spartan-6 FPGA的GTP transceiver,，疊層可以分為兩組，電源分布層和信號(hào)走線層,。電源層用來連接GTP的MGTACC,，MGTAVCCPLL，MGTAVTTTX和MGTAVTTRX電源引腳,。疊層結(jié)構(gòu)可以參考下圖,。

在上圖的疊層中，地平面層位傳輸信號(hào)線提供了信號(hào)回流路徑,。同時(shí),，由于在兩信號(hào)層中間有屏蔽的平面,，在信號(hào)走線時(shí)就可以不考慮相鄰層走線的所需考慮的問題，并且提供了更多的信號(hào)路徑,。

GTP的電源層應(yīng)該與地平面緊密相鄰,，增加耦合效果，地平面可以為GTP的電源平面提供屏蔽,，屏蔽電源平面來自上一層或下一層信號(hào)引起的噪聲干擾。

實(shí)際上,，從另一個(gè)角度考慮,，即當(dāng)電源的噪聲出現(xiàn)在高頻范圍，隨著頻率的增大,，越來越難找到電容可以覆蓋此頻率范圍,，達(dá)到濾波效果，直至不可能找到這樣的電容,。隨著電容值的減小,，相關(guān)的雜散電感和封裝的電阻值并不相應(yīng)改變，所以頻率響應(yīng)也不會(huì)發(fā)生太大變化,。為了在高速情況下實(shí)現(xiàn)較好的電源分配,，我們需要利用電源層和地層來建構(gòu)我們自己的電容。為了更有效的達(dá)到我們的目的,，通常需要使用相鄰的電源層和地層,。

GTP的電源管腳和電源分布網(wǎng)絡(luò)之間的連接對(duì)GTP的工作性能起著很關(guān)鍵的作用。PDN,，和FPGA需要低阻抗和低噪聲的連接,。FPGA的GTP電源容忍最大噪聲為10mVpp，在10KHz到80MHz的范圍內(nèi),，電源可以用一個(gè)小塊平面,。這個(gè)小的電源平面不要覆蓋到SelectIO接口的區(qū)域。

電容擺放

旁路電容除了考慮容值大小外,，需要考慮的另一重要方面是電容的放置,。

一般的規(guī)則是，電容值越大則其放置要求越不嚴(yán)格,。若電容值較小,，則電容應(yīng)該盡可能靠近電源和地的引腳?？梢圆捎玫囊环N方法是將不用的通用IO的走線和過孔移除,，從而為旁路電容騰出空間

GTP的電源分割區(qū)域的位置和GTP濾波電容的位置也可以參考下圖。

信號(hào)走線

應(yīng)該避免GTP信號(hào)走線和SelectIO信號(hào)走線在相鄰層,，其各自的回流路徑也應(yīng)保持分離,，包括過孔,。

差分線路對(duì)之間以及差分線路和其他線路之間都要保持一定的距離，這一點(diǎn)是很重要的,。通常的規(guī)則是：相鄰線路對(duì)間的距離至少要 5 倍于線路對(duì)中兩線的距離如下圖所示,。

千兆位級(jí)信號(hào)差分線路應(yīng)當(dāng)盡可能避免改變走線層。如果跨層傳輸是必須的,，那么需要特別小心,。首先，必須提供一個(gè)完整的返回路徑,。所以我們必須把層A的參考層和層B的參考層耦合在一起,。最理想的情況是兩個(gè)參考層都是地層。在這種情況下,，返回路徑可以通過在轉(zhuǎn)層過孔附近放置另一個(gè)連接兩個(gè)參考層的過孔來實(shí)現(xiàn),。下圖給出這種技術(shù)的示意圖。

如果參考層是不同的（一個(gè)是地層,，另一個(gè)是電源層）,，則需要在離過孔盡可能近的地

方放置 0.01μF 的電容來連接兩個(gè)參考層，降低回流路徑的阻抗,。如下圖所示,。