很多视频系统都采用多功能FPGA和多传输率SDI集成电路，以支持高性能专业视频在长距离的传输。FPGA需要高密度、细迹线宽度的传输，而高速模拟SDI传输需要阻抗匹配和信号保真。本论文概述了硬件工程师面临的挑战，并为处理这些挑战提供了建议。
在现代视频系统中，FPGA（现场可编程门阵列）和SDI（串行数字接口）集成电路的应用越来越广泛，特别是在高性能专业视频的长距离传输中。这些技术的进步带来了更高质量的图像，但也对硬件工程师提出了更高的设计挑战。本文主要讨论了在FPGA/SDI子系统中进行高速板布局设计时所面临的问题及解决方案。
FPGA是系统的核心，其内部含有大量的可编程逻辑，能够处理复杂的数字信号。在高速板布局中，FPGA需要的迹线密度很高，而且迹线宽度要精细，以确保信号的快速传输和低延迟。同时，FPGA通常通过细间距球栅阵列（BGA）封装与外部电路连接，这要求在设计时考虑到引脚间的精细间距和信号完整性。
另一方面，SDI是一种高速模拟信号传输标准，常用于专业视频系统，如电视台和电影院。它需要75欧姆的阻抗匹配以确保信号保真度和长距离传输能力。SDI信号的传输要求严格，包括规定的信号幅度、回波损耗标准等，这些都是设计时必须严格遵守的。在实际布局中，SDI信号会通过75欧姆的同轴电缆传输，并且需要与芯片外的无源元件如电阻、电感和电容配合，以达到SMPTE（电影与电视工程师学会）的标准。
在FPGA/SDI子系统的板级设计中，一个关键的挑战是75欧姆的SDI迹线和100欧姆的FPGA差分迹线的共存。由于两者所需的迹线宽度和阻抗不同，设计时需要找到合适的板堆叠和迹线宽度来兼顾两者的需求。例如，使用独立的接地参考层可以优化75欧姆和100欧姆迹线的特性，通过调整绝缘层高度来控制迹线宽度，以最小化阻抗失配。
BNC连接器的布局也是影响信号质量的关键因素。非优化的BNC布局会导致严重的阻抗失配，影响回波损耗和信号保真度。理想的BNC布局应避免大的阻抗降，通过合理安排通孔位置和大小，减少寄生电感和电容的影响，保证信号的完整传输。
在进行高速板布局设计时，工程师还需要考虑信号的传输带宽、时域反射和电磁兼容性等因素。设计良好的板布局可以降低串扰，减少反射，提高信号质量，确保系统的稳定运行。
FPGA/SDI子系统的高速板布局设计是一门复杂的艺术，需要综合运用信号完整性理论、阻抗匹配技术以及电磁场知识。通过对各种设计参数的精细调整，工程师可以克服这些挑战，实现高效、可靠的视频传输系统。
