Tecnología de PCB - El modelo Ibis de la tecnología de PCB estudia el problema de la señal

Sobre el uso de modelos analógicos de la especificación digital de información de zona de amortiguación de entrada / salida (ibis) en la fase de desarrollo de placas de circuito impreso (pcb). Este artículo describe cómo utilizar el modelo Ibis para extraer algunas variables importantes para el cálculo de la integridad de la señal y determinar la solución de diseño de pcb.

Tenga en cuenta que el valor extraído forma parte integrante del modelo del ibis.

Problemas de integridad de la señal cuando se observan señales digitales en ambos extremos de la línea de transmisión, cuando las señales se conducen a los rastros de pcb, los diseñadores se sorprenden con los resultados. En el caso de distancias relativamente largas, la señal eléctrica es más como una onda viajera que una señal de cambio instantáneo. Una buena simulación del comportamiento de las olas en la placa de circuito es la ola en la piscina. Debido a que dos grupos de agua del mismo volumen tienen la misma "resistencia", las ondulaciones pasarán sin problemas por la piscina. Sin embargo, la diferencia de resistencia en la pared celular es obvia y las ondas se reflejan en la dirección opuesta. Las señales eléctricas inyectadas en los rastros de PCB tendrán el mismo fenómeno. Cuando se produce un desajuste de resistencia, este fenómeno se refleja de una manera similar. La figura 1 muestra un dispositivo de PCB con una resistencia terminal que no coincide. El Microcontrolador ti msp430 envía una señal de reloj al ti ads8326 adc, que envía los datos convertidos de vuelta al msp430. La figura 2 muestra un reflejo causado por un desajuste de resistencia en el dispositivo. Estos reflejos causan problemas de integridad de la señal en el rastro de la línea de transmisión.

Permitir la coincidencia de resistencia de rastreo de PCB en un extremo o en ambos extremos puede reducir considerablemente la reflexión.

F para resolver el problema de la coincidencia de resistencia y resistencia del sistema, los diseñadores deben comprender las características de resistencia de los circuitos integrados (ics) y las características de resistencia de los rastros de PCB como rastros de transmisión.

Después de entender estas funciones, los diseñadores pueden modelar cada unidad de conexión como una línea de transmisión distribuida. Las líneas de transmisión ofrecen diversos servicios de circuitos, desde equipos terminales de un solo extremo y diferencia hasta equipos de salida de fugas abiertas. Este artículo presenta principalmente una línea de transmisión de un solo extremo, cuyo conductor está diseñado con un circuito de Salida push - pull.

Además, se necesitan las siguientes especificaciones de pin ic:

Resistencia de salida del transmisor zt (omega)

El tiempo de subida del lanzador t sube y baja el tiempo t todo (segundos)

Resistencia de entrada del receptor ZR (omega)

El valor del capacitor del pin del receptor CR Pin (f) estas especificaciones generalmente no están en el Manual del producto del fabricante ic.

Como se discutirá en este artículo, todos estos valores se pueden obtener durante el diseño del PCB a través del modelo Ibis del IC y utilizar este modelo para simular la trayectoria de transmisión del pcb.

Definir el rastreo de transmisión con los siguientes parámetros:

Resistencia característica Z0 (omega)

Retraso en la transmisión d (ps / inch)

Retraso en la propagación de seguimiento TD (ps)

La longitud de seguimiento (en pulgadas) está diseñada de acuerdo con un PCB específico, y la lista de variables puede ser más larga. Por ejemplo, un diseño de PCB puede tener un tablero trasero con múltiples puntos de transmisión / recepción. 3 el cableado de todas las líneas de transmisión depende de un PCB específico. Normalmente, el rango Z0 de la placa FR - 4 es de 50 a 75 Ohm y el rango D es de 140 a 180 PS / pulgada. Los valores reales de Z0 y d dependen del material y las dimensiones físicas de la pista de transmisión real.

4 el retraso en la propagación de la línea de una placa de circuito específica se puede calcular de la siguiente manera: TD = dxlength.

(1) para la placa FR - 4, el retraso razonable de propagación de la línea lineal (véase la figura 4) es de 178 PS / pulgada y la resistencia característica es de 50 ohm.

Al medir la inducción y la capacidad del rastro e insertar estos valores en la siguiente fórmula, podemos verificar este resultado en la placa de circuito: CTR es un capacitor de línea de seguimiento de velocidad de línea en Farah / in; LTr se utiliza para disfrutar de la unidad de inducción de línea / pulgada; PS / Inch es la constante dieléctrica del aire; Er es la constante dieléctrica del material.

Por ejemplo, si el capacitor de línea de placa de barra de transmisión de microondas es de 2,6 PF / pulgada, la inducción de la línea es de 6,4 NH / pulgada, y d = 129ps / pulgada, Z0 = 49,4.

Una vez que la comparación entre el circuito agregado y el circuito distribuido define la línea de transmisión, el siguiente paso es determinar si el diseño del circuito representa el sistema agregado o el sistema distribuido. Por lo general, los sistemas de polimerización son de menor tamaño y los circuitos distribuidos requieren más espacio en la placa. El pequeño circuito tiene una longitud efectiva y su señal es menor que la característica eléctrica más rápida.

Para convertirse en un sistema de polimerización calificado, los circuitos en el PCB deben cumplir con los siguientes requisitos:

(5) entre ellos, Trine es el tiempo de subida en segundos. Después de implementar el circuito de polimerización en el pcb, la estrategia de terminación no es un problema.

Básicamente, asumimos que la señal de accionamiento transmitida a la línea de transmisión llega inmediatamente al receptor.

La estructura de organización de datos del modelo Ibis se basa en el rango de voltaje de alimentación del ic. El modelo del Ibis incluye datos de tres, seis o nueve esquinas. Las variables que determinan estos ángulos son el proceso de silicio 1, el voltaje de la fuente de alimentación y la temperatura de unión. El ángulo Spice de proceso / voltaje / temperatura específico (pvt) del modelo del dispositivo es crucial para crear un modelo Ibis preciso. Las calificaciones son diferentes, los procesos de silicio son diferentes y los modelos creados son débiles y fuertes. El diseñador define la configuración del voltaje de acuerdo con los requisitos de potencia del componente y hace cambios entre la calificación, el mínimo y el máximo.

Por último, la configuración de la temperatura de la Unión de silicio del componente se determina de acuerdo con el rango de temperatura nominal del componente, el consumo de energía nominal y la resistencia térmica nodal y ambiental del paquete, es decir, ja. La Tabla 1 proporciona ejemplos de tres variables Pvt y su relación con el proceso CMOS de la serie ADC ads129x de medición de bioelectropolio de 24 bits de ti. Estas variables se utilizan para realizar seis simulaciones spice. La primera y cuarta simulación utilizaron el modelo de proceso nominal, la tensión de alimentación nominal y la temperatura de unión a temperatura ambiente. Tanto la segunda como la Quinta simulación utilizaron modelos de proceso débiles, baja tensión de alimentación y alta temperatura de unión. Las simulaciones tercera y sexta utilizaron un potente modelo de proceso, un mayor voltaje de alimentación y una temperatura de unión más baja.

La relación entre los valores Pvt mapea el mejor ángulo del proceso cmos.

Las especificaciones específicas del transmisor para encontrar y / o calcular las especificaciones del transmisor para la evaluación de la integridad de la señal incluyen la resistencia de salida (zt) y el tiempo de subida (rrise y tfall, respectivamente). La figura 5 muestra el paquete ti ads1296 ads129x.ibs, que enumera sus propios archivos de modelo ibis. El valor de 5 para generar la resistencia se muestra bajo la palabra clave [pin], que también está en el modelo de amortiguación (no se muestra).

El tiempo de subida se encuentra en la parte instantánea de la lista de datos del modelo ibis. La resistencia de los pines de entrada y salida agrega la resistencia de los pines de cualquier señal a la resistencia del modelo encapsulando inductores y condensadores. En la figura 5, las palabras clave "[componente]", "[fabricante]" y "[paquete]" describen un encapsulamiento específico, pbga de 64 Pines (zxg). Los inductores y condensadores encapsulados de Pins específicos se pueden encontrar bajo la palabra clave "[pin]". Por ejemplo, en el pin 5E se pueden encontrar los valores de las señales gpio4, l pin y c pin.

Los valores de l Pin (inductor de pin) y c Pin (capacitor de pin) de la señal y encapsulado son 14891 NH y 028001 pf, respectivamente. El segundo valor importante de la capacidad es el condensadores de silicio, es decir, C comp. El valor C comp se puede encontrar bajo la palabra clave "[model]" en la lista del modelo dio 33 del archivo ads129x.ibs (véase la figura 6). C comp en este modelo es un capacitor del amortiguador dio, cuyo voltaje del pin de alimentación es de 3,3v. el símbolo "|" indica la anotación; Así, los valores válidos de C comp de la lista son 3072720e - 12 f (valores típicos), 23187130e - 12 f (valores mínimos) y 38529550e - 12 f, de los que los diseñadores de PCB pueden elegir.

El uso del Ibis para diseñar líneas de transmisión se discute en este artículo a partir de los PCB con impedancias finales incompatibles. Después de eso, la fábrica de PCB aprendió a través del modelo Ibis y encontró algunos componentes clave de este problema de transmisión. En este sentido, debería haber una solución a este problema.

Muestra la estrategia de corrección de terminación y muestra la forma de onda corregida. Si desea diseñar una línea de transmisión de pcb, el primer paso es recopilar información del Manual del producto de pcb. El segundo paso es revisar el modelo del Ibis para encontrar algunos parámetros que no se pueden obtener de la resistencia de entrada / salida de la especificación, el tiempo de subida y el capacitor de entrada / salida. Al entrar en la fase de hardware, necesitamos usar el modelo Ibis para encontrar algunas especificaciones clave del producto y simular el diseño final.