Technologie PCB - Modèle d'analyse PCB Numérique haute vitesse pour l'intégrité du signal

Dans l'approche de conception de PCB basée sur l'analyse informatique de l'intégrité du signal, la partie la plus centrale consiste à établir un modèle d'intégrité du signal au niveau de la carte PCB, qui diffère des méthodes de conception traditionnelles.

La justesse du modèle si déterminera la justesse de la conception, et la constructibilité du modèle si détermine la faisabilité de cette approche de conception.

4.1 modèle si pour la conception de PCB

Dans la conception électronique, il existe de nombreux modèles qui peuvent être utilisés pour l'analyse de l'intégrité du signal au niveau de la carte PCB. Les trois plus couramment utilisés sont spice, Ibis et verilog - a.

Le modèle a.spice

Spice est une fonctionnalité puissante

L simulateur de circuit analogique universel. Maintenant, le modèle Spice a été largement utilisé dans la conception électronique et a été dérivé de deux versions principales: Hspice et Pspice. HspiCE est principalement utilisé pour la conception de circuits intégrés, tandis que Pspice est principalement utilisé pour les cartes PCB et la conception au niveau du système.

Le modèle Spice se compose de deux parties: les équations du modèle et les paramètres du modèle. Grâce aux équations du modèle fournies, le modèle Spice peut être étroitement lié aux algorithmes du simulateur, ce qui permet d'obtenir une meilleure efficacité analytique et des résultats d'analyse améliorés.

Lorsque l'analyse si est effectuée au niveau de la carte PCB à l'aide du modèle spice, il est nécessaire que les concepteurs et les fabricants de circuits intégrés fournissent une description détaillée et précise des paramètres de fabrication du modèle Spice et des caractéristiques du semi - conducteur des sous - circuits de cellules d'E / s du circuit intégré. Étant donné que ces matériaux appartiennent généralement à la propriété intellectuelle et à la confidentialité des concepteurs et des fabricants, seuls quelques fabricants de semi - conducteurs proposent les modèles Spice correspondants en même temps que les produits à puce.

La précision analytique du modèle Spice dépend principalement de l’origine des paramètres du modèle (c’est - à - dire de la précision des données) et du champ d’application des équations du modèle. La combinaison des équations du modèle avec divers simulateurs numériques peut également affecter la précision de l'analyse. De plus, le modèle Spice au niveau de la carte PCB comporte de nombreux calculs de simulation et son analyse est relativement longue.

B. modèle Ibis

Le modèle Ibis a été développé à l'origine par Intel Corporation spécifiquement pour l'analyse de l'intégrité du signal numérique au niveau de la carte PCB et du système. Il est désormais géré par Ibis Open Forum et est devenu une norme officielle de l'industrie (EIA / ANSI 656 - a).

Le modèle Ibis utilise la forme de tables I / V et V / t pour décrire les caractéristiques des cellules E / s et des broches de circuits intégrés numériques. Le modèle Ibis n'ayant pas besoin de décrire la conception interne de la cellule d'E / s et les paramètres de fabrication du transistor, il a été bien accueilli et soutenu par les fabricants de semi - conducteurs. Tous les grands fabricants de circuits intégrés numériques peuvent désormais proposer les modèles Ibis correspondants en même temps que les puces.

La précision analytique du modèle Ibis dépend principalement du nombre de points de données dans les tableaux I / V et V / T et de la précision des données. Étant donné que les simulations au niveau de la carte PCB basées sur le modèle Ibis utilisent des calculs de recherche de table, le volume de calcul est faible, généralement de 1 / 10 à 1 / 100 du modèle Spice correspondant.

C. modèle verilog AMS et modèle VHDL - AMS

Verilog AMS et VHDL - AMS sont apparus il y a moins de 4 ans et constituent une nouvelle norme. En tant que langages de modélisation au niveau du comportement matériel, verilog AMS et VHDL - AMS sont des superensembles de verilog et VHDL, respectivement, tandis que verilog - A est un sous - ensemble de verilog AMS.

Contrairement aux modèles Spice et Ibis, dans le langage AMS, les équations décrivant le comportement des composants sont écrites par les utilisateurs. Similaire au modèle Ibis, le langage de modélisation AMS est un format de modèle autonome qui peut être utilisé avec de nombreux types d'outils de simulation. Les équations AMS peuvent également être écrites à de nombreux niveaux différents: niveau transistor, niveau cellule E / s, Groupe de cellules E / s, etc.

Comme verilog AMS et VHDL - AMS sont les nouvelles normes, seuls quelques fabricants de semi - conducteurs ont été en mesure de proposer des modèles AMS et moins de simulateurs sont capables de prendre en charge AMS que Spice et Ibis. Cependant, la faisabilité et la précision de calcul du modèle AMS dans l'analyse de l'intégrité du signal au niveau de la carte PCB ne sont pas inférieures à celles des modèles Spice et Ibis.

4.2 choix du modèle

Comme il n'y a pas de modèle unifié pour compléter l'analyse de l'intégrité du signal au niveau de toutes les cartes PCB, dans la conception de cartes PCB numériques à grande vitesse, il est nécessaire de mélanger les modèles ci - dessus pour maximiser l'établissement d'un modèle de transmission des signaux critiques et sensibles.

Pour les composants passifs discrets, le modèle Spice fourni par le fabricant peut être recherché ou le modèle Spice simplifié peut être directement établi et utilisé par des mesures expérimentales.

Pour les circuits intégrés numériques critiques, le modèle Ibis fourni par le fabricant doit être recherché. À l'heure actuelle, la plupart des concepteurs et des fabricants de circuits intégrés peuvent fournir le modèle Ibis requis tout en fournissant la puce via un site Web ou d'autres méthodes.

Pour les circuits intégrés non critiques, si le modèle Ibis du fabricant n'est pas disponible, un modèle Ibis similaire ou par défaut peut également être sélectionné en fonction de la fonction des broches de la puce. Bien entendu, il est également possible d'établir un modèle Ibis simplifié par des mesures expérimentales.

Pour les lignes de transmission sur carte PCB, le modèle Spice de ligne de transmission simplifié peut être utilisé pour la pré - analyse de l'intégrité du signal et l'analyse de résolution spatiale, et l'analyse après câblage nécessite l'utilisation du modèle Spice de ligne de transmission complet, selon la conception de la configuration réelle.