Noticias de PCB - Esquema de diseño de PCB de alta velocidad basado en pad2004

1 Introducción

Con los avances en la tecnología de circuitos integrados, los procesadores de cientos a miles de MHz ya son muy populares. En el pasado, los métodos de diseño de PCB de baja velocidad ya no podían satisfacer las crecientes necesidades del desarrollo de la información. El uso de herramientas EDA para analizar y resolver problemas de diseño de alta velocidad es un método eficaz. Durante el proceso de diseño, la herramienta EDA analiza los datos del modelo de equipo importados e informa los resultados directamente al diseñador. Los diseñadores modifican y mejoran el diseño basándose en comentarios. Esto acorta el ciclo de desarrollo y evita el desperdicio de recursos humanos y financieros.

2 Composición del sistema

La Plataforma de prueba utiliza mc9328mx1 en el chip de la serie Motorola Dragon ball, y la velocidad del reloj de la CPU es de 200 mhz; El SDRAM utiliza el k4s281632e simultáneo de sumsung, con una velocidad de reloj superior a 100 mhz. Debido a la gran densidad de cableado, la alta velocidad y los altos requisitos de integridad de la señal del sistema, se utiliza el software de diseño pads2004 de mentor, que integra diseño esquemático, diseño de PCB y análisis de simulación de alta velocidad. Puede resolver los problemas de integridad de la señal y conversación cruzada en el diseño de pcb, y mejorar en gran medida la tasa de éxito del diseño.

El enrutamiento más crítico en el sistema es el enrutamiento de conexión entre SDRAM y mc9328mx1. Su integridad de la señal afecta directamente el funcionamiento normal del sistema. En el diseño de pcb, se utiliza la herramienta de simulación de alta velocidad del software pad2004 hyperlynx para la simulación. Hyperlynx incluye linesim y boardsim. Linesim es una herramienta de simulación antes del cableado, y boardsim es una herramienta de simulación después del cableado. El modelo de simulación utiliza el modelo ibis, que utiliza la forma de tablas I / V y V / T para describir las características de las unidades y Pines I / o de los circuitos integrados digitales. Debido a que el modelo Ibis no requiere describir el diseño interno de las unidades de E / S y los parámetros de fabricación de transistor, es bien recibido y apoyado por los fabricantes de semiconductores. Ahora los principales fabricantes de circuitos integrados digitales pueden proporcionar los modelos Ibis correspondientes mientras proporcionan chips.

3 diseño del sistema

3.1 Distribución

En el diseño del tablero del sistema de alta velocidad, la distribución de la red de la capa de alimentación es muy importante. En términos de diseño de pcb, primero se debe considerar la integridad de la fuente de alimentación en el tablero de pcb, lo que afecta directamente la integridad de la señal del tablero de PCB final. En muchos casos, las principales razones de la distorsión de la señal son el sistema eléctrico, como el diseño inadecuado del condensadores de desacoplamiento, el diseño irrazonable de la formación de puesta a tierra, la distribución desigual de la corriente, el ruido excesivo del rebote de puesta a tierra y el grave efecto de circuito.

Debido a que la capa de alimentación distribuye la Potencia a través de toda la capa metálica, su resistencia a la fuente de alimentación es muy pequeña, por lo que el ruido de la fuente de alimentación es mucho menor que el tipo de autobús, por lo que la fuente de alimentación se utiliza como una capa separada en el diseño.

Para eliminar el ruido de la fuente de alimentación, se coloca un condensadores 47uf en la entrada de la fuente de alimentación de la placa de circuito para eliminar el ruido de baja frecuencia. Coloque un capacitor de filtro de alta frecuencia de 0,1uf en el pin de alimentación y el pin de tierra de cada dispositivo activo en el tablero para filtrar el ruido de alta frecuencia de la línea. Los condensadores de filtro deben estar lo más cerca posible de los pines de alimentación, y el cableado desde los pines de alimentación hasta los condensadores de filtro debe ser el más corto para lograr el mejor efecto de filtrado.

3.2 diseño del reloj

El diseño del reloj es una parte importante del diseño de pcb. Al planificar la línea del reloj, la conexión de la línea del reloj se aleja de otras líneas de señal. El reloj funciona en una capa de señal adyacente a la formación de tierra. A través de múltiples capas. La distancia entre las líneas de reloj y otras líneas de datos y direcciones debe ajustarse al principio 3W (la distancia entre las líneas de devanado debe ser el doble del ancho de la línea). La conexión del reloj debe ser lo más corta posible y debe aumentar la protección de tierra. Para garantizar la integridad de la señal del reloj, la salida del reloj está conectada en serie con una resistencia terminal de unos 33 ohms.

3.3 señales clave y no clave

Antes de realizar el análisis de simulación, las señales en el sistema se dividen en señales clave y no clave. El principio de División se basa principalmente en la velocidad del borde de conducción del dispositivo, el nivel de la frecuencia de trabajo y la longitud de la línea de señal. Por supuesto, esto también debe determinarse de acuerdo con el diseño real.

En este sistema, las señales clave son: la señal del reloj; Líneas de datos de memoria como CPU y sdram, CPU y flash, líneas de dirección y líneas de señal de control de lectura y escritura. Entre ellos, el más crítico es el enrutamiento de conexión entre SDRAM y mc9328mx1. Su integridad de señal afecta directamente si el mc9328mx1 puede acceder correctamente a los datos en sdram.