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Si vous trouvez que l'expérience de conception accumulée dans les époques précédentes à faible vitesse ne semble plus fonctionner et que la même conception n'a pas eu de problèmes dans le passé, mais ne fonctionne pas maintenant, alors félicitations, vous avez rencontré le problème le plus central dans la conception du matériel: l'intégrité du signal. Se rencontrer un jour à l'avance est bon pour vous.
Dans les temps passés à faible vitesse, le temps de montée du signal lors de la transition de niveau était relativement long, typiquement de quelques nanosecondes. Les connexions d'interconnexion entre les appareils n'affectent pas le fonctionnement du circuit et ne nécessitent aucun souci d'intégrité du signal. Mais dans l'ère de la haute vitesse d'aujourd'hui, avec l'augmentation de la vitesse de commutation de sortie IC, beaucoup sont au niveau picoseconde. Peu importe la période du signal, presque toutes les conceptions rencontrent des problèmes d'intégrité du signal. De plus, la recherche d'une faible consommation d'énergie rend la tension de coeur de plus en plus basse, une tension de coeur de 1,2 V étant déjà courante. La marge de bruit tolérée par le système est donc de moins en moins importante, ce qui accentue également les problèmes d'intégrité du signal.
D'une manière générale, l'intégrité du signal fait référence à tous les problèmes causés par la connexion d'interconnexion dans la conception du circuit. Il s'agit principalement d'étudier comment les paramètres des caractéristiques électriques des connexions d'interconnexion interagissent avec les formes d'onde de tension et de courant des signaux numériques, ce qui affecte les performances des produits. Il se manifeste principalement par des effets sur le timing, la sonnerie du signal, la réflexion du signal, la diaphonie proximale, la diaphonie distale, le bruit de commutation, la non - monotonie, le rebond de terre, le rebond de puissance, l'atténuation, la charge Capacitive, le rayonnement électromagnétique, les interférences électromagnétiques, etc.
L'origine du problème d'intégrité du signal réside dans la réduction du temps de montée du signal. Même si la topologie de câblage ne change pas, la conception existante sera critique ou cessera de fonctionner si une puce IC avec un temps de montée du signal inférieur est utilisée.
Parlons de quelques problèmes courants d'intégrité du signal.
Réflexion:
La figure 1 montre la distorsion de forme d'onde induite par la réflexion du signal. On dirait que ça sonne. Sortez la carte que vous avez faite et mesurez divers signaux, tels que la sortie d'horloge ou la sortie de ligne de données à grande vitesse, pour voir s'il existe une telle forme d'onde. Si oui, alors vous devriez avoir une compréhension sensuelle du problème de l'intégrité du signal. Oui, c'est une question d'intégrité du signal.
De nombreux ingénieurs en matériel vont mettre une petite résistance en série sur le signal de sortie de l'horloge. Quant au pourquoi, beaucoup d'entre eux ne sont pas clairs. Ils diraient qu'il y a beaucoup de conceptions matures et qu'ils les suivent. Vous le savez peut - être, mais il y a vraiment beaucoup de gens qui ne savent pas exactement ce que cette petite résistance fait, y compris de nombreux ingénieurs en matériel avec trois ou quatre ans d'expérience. Sont - ils surpris? Mais c'est le cas. J'en ai rencontré beaucoup. En effet, le rôle de cette petite résistance est de résoudre le problème de la réflexion du signal. Au fur et à mesure que la résistance augmente, la sonnerie disparaît, mais vous constaterez que le front montant du signal n'est plus aussi raide. Cette solution est appelée adaptation d'impédance. Oh, oui, vous devez faire attention à l'adaptation d'impédance. L'impédance occupe une place extrêmement importante dans le problème de l'intégrité du signal.
Voix de la phase:
Si vous êtes assez prudent, vous constaterez que parfois, pour une certaine ligne de signal, il n'y a pas de signal de sortie fonctionnellement, mais lors de la mesure, il y aura une forme d'onde régulière de plus petite amplitude, comme s'il y avait une sortie de signal. À ce stade, vous mesurez la ligne de signal qui lui est adjacente pour voir s'il existe un motif similaire! Oui, c'est généralement le cas si les deux lignes de signal sont rapprochées. C'est le string. Bien entendu, la forme d'onde sur une ligne de signal affectée par la diaphonie n'est pas nécessairement similaire à celle d'un signal voisin, n'a pas nécessairement de lois évidentes, mais se présente plutôt sous forme de bruit. La diaphonie a toujours été un casse - tête dans les cartes à haute densité d'aujourd'hui. En raison du petit espace de câblage, le signal doit être très proche, vous devez donc y faire face. Il ne peut être contrôlé, mais ne peut pas être éliminé. Pour une ligne de signal affectée par diaphonie, l'interférence des signaux voisins est pour lui équivalente au bruit.
La taille de la diaphonie est liée à de nombreux facteurs sur la carte, et pas seulement à cause de la distance entre les deux lignes de signal. Bien sûr, la distance est la plus facile à contrôler et la méthode la plus couramment utilisée pour résoudre la diaphonie, mais ce n'est pas la seule. C'est aussi là que de nombreux ingénieurs ont mal compris. Pour une discussion plus approfondie, je continuerai à les présenter dans un prochain article.
Effondrement de la piste:
Le bruit n'est pas seulement présent dans les réseaux de signalisation, mais aussi dans les systèmes de distribution. Nous savons qu'à moins que vous ne puissiez faire de tout ce qui se trouve sur la carte un supraconducteur, il y aura inévitablement une impédance dans le chemin du courant qui circule entre l'alimentation et la terre. Ensuite, lorsque le courant change, il y a inévitablement une chute de tension. Ainsi, la tension réellement envoyée à la broche d'alimentation de la puce diminue, parfois considérablement, comme si la tension s'effondrait soudainement, ce qui est un crash de piste. Un effondrement de piste peut parfois entraîner des problèmes mortels, ce qui peut affecter le fonctionnement de la carte. Les processeurs haute performance ont un nombre croissant de portes intégrées, des vitesses de commutation de plus en plus rapides, consomment plus de courant de commutation en moins de temps et peuvent tolérer moins de bruit. Mais en même temps, il devient de plus en plus difficile de contrôler le bruit. Comme les processeurs haute performance sont de plus en plus exigeants pour les systèmes d'alimentation, il devient de plus en plus difficile de mettre en place un système de distribution électrique à faible impédance. Vous avez peut - être remarqué que c'est à nouveau une impédance. Comprendre l'impédance est la clé pour comprendre le problème de l'intégrité du signal.
La question de l'intégrité du signal est très vaste, voici juste une brève introduction à quelques phénomènes, dans l'espoir que cet article vous donnera un aperçu préliminaire de l'intégrité du signal. L'intégrité du signal sera obligatoire pour chaque ingénieur en matériel. Contactez un jour à l'avance et bénéficiez d'un jour à l'avance.
