另一个确定PCB的实际性能是否符合预期的重要方面需要通过增加去耦和旁路电容进行控制。增加去耦电容器有助于减小PCB的电源与地平面之间的电感，并有助于控制PCB上各处的信号和IC的阻抗。旁路电容有助于为FPGA提供一个干净的电源(提供一个电荷库)。传统规则是在方便PCB布线的任何地方都应布置去耦电容，并且FPGA电源引脚的数量决定了去耦电容的数量。但是，FPGA的超高开关速度彻底打破了这种陈规。

         在典型的FPGA板设计中，最靠近电源的电容为负载的电流变化提供频率补偿。为了提供低频滤波并防止电源电压下降，要使用大的去耦电容。电压下降是由于设计电路启动时稳压器的响应有所滞后。这种大电容通常是低频响应较好的电解电容，其频率响应范围从直流到几百kHz。

        每个FPGA输出变化都要求对信号线充电和放电，这需要能量。旁路电容的功能是在宽频率范围内提供局部能量存储。另外，还需要串联电感很小的小电容来为高频瞬变提供高速电流。而反应慢的大电容在高频电容器能量消耗掉以后继续提供电流。

         电源总线上大量的电流瞬变增加了FPGA设计的复杂性。这种电流瞬变通常与SSO/SSN有关。插入电感非常小的电容器将提供局部高频能量，可用来消除电源总线上的开关电流噪声。这种防止高频电流进入器件电源的去耦电容必须非常靠近FPGA(小于1cm)。有时会将许多小电容并联到一起作为器件的局部能量存储，并快速响应电流的变化需求。

        总的来说，去耦电容的布线应该绝对的短，包括过孔中的垂直距离。即便是增加一点点也会增加导线的电感，从而降低去耦的效果。

                                                      图3-典型的PCB叠层和设计要素(注意BGA焊盘要偏离于过孔)

其他技术

         随着信号速度的提高，要在电路板上轻松地传输数据变得日益困难。可以利用其他一些技术来进一步提升PCB的性能。

         首先也是最明显的方法就是简单的器件布局。为最关键的连接设计最短和最直接的路径已经是常识了，但不要低估了这一点。既然最简单的策略可以得到最好的效果，何必还要费力去调整板上的信号呢？

         几乎同样简要的方法是要考虑信号线的宽度。当数据率高达622MHz甚至更高时，信号传导的趋肤效应变得越发突出。当距离较长时，PCB上很细的走线(比如4个或5个mil)将对信号形成很大的衰减，就像一个没有设计好的具有衰减的低通滤波器一样，其衰减随频率增加而增加。背板越长，频率越高，信号线的宽度应越宽。对于长度大于20英寸的背板走线，线宽应该达到10或12mil。

        通常， 板子上最关键的信号是时钟信号。当时钟线设计得太长或不好的话，就会为下游放大抖动和偏移，尤其是速度增加的时候。应该避免使用多个层来传输时钟，并且不要在时钟线上有过孔，因为过孔将增加阻抗变化和反射。如果必须用内层来布设时钟，那么上下层应该使用地平面来减小延迟。当设计采用FPGA PLL时，电源平面上的噪声会增加PLL抖动。如果这一点很关键，可以为PLL创建一个“电源岛”，这种岛可以利用金属平面中的较厚蚀刻来实现PLL模拟电源和数字电源的隔离。

        对于速率超过2Gbps的信号，必须考虑成本更高的解决方案。在这么高的频率下，背板厚度和过孔设计对信号的完整性影响很大。背板厚度不超过0.200英寸时效果较好。当PCB上为高速信号时，层数应尽可能少，这样可以限制过孔的数量。在厚板中，连接信号层的过孔较长，将形成信号路径上的传输线分支。采用埋孔可以解决该问题，但制造成本很高。另一种选择是选用低耗损的介电材料，例如Rogers 4350, GETEK或ARLON。这些材料与FR4材料相比其成本可能接近翻倍，但有时这是唯一的选择。

        还有其他一些用于FPGA的设计技术，它们可以提供I/O位置的一些选择。在关键的高速SERDES设计中，可以通过保留(但不用)相邻的I/O引脚来隔离SERDES I/O。例如，相对于SERDES Rx和Tx, VCCRX# 和 VCCTX#以及球位置，可以保留3x3 或5x5 BGA 球区域。或者如果可能的话，可以保留靠近SERDES的整个I/O组。如果设计中没有I/O限制，这些技术能够带来好处，而且不会增加成本。

        最后，也是最好的方法之一是参考FPGA制造商提供的参考板。绝大部分制造商会提供参考板的源版图信息，虽然由于私有信息问题可能需要特别申请。这些电路板通常包含标准的高速I/O接口，因为FPGA制造商在表征和认证他们的器件时需要用到这些接口。不过要记住，这些电路板通常是为多种用途设计的，不见得与特定的设计需求刚好匹配。虽然这样， 它们仍可以作为创建解决方案的起点。

本文小结

        当然，本文只谈及了一些基本的概念。这里所涉及的任何一个主题都可以用整本书的篇幅来讨论。关键是要在为PCB版图设计投入大量时间和精力之前搞清楚目标是什么。一旦完成了版图设计，重新设计就会耗费大量的时间和金钱，即便是对走线的宽度作略微的调整。不能依赖PCB版图工程师做出能够满足实际需求的设计来。原理图设计师要一直提供指导，作出精明的选择，并为解决方案的成功负起责任。