PCB Tecnico - Posizionamento rapido dell'integrità del segnale nella progettazione PCB ad alta velocità

Nella progettazione PCB ad alta velocità, il metodo tradizionale per individuare i problemi di integrità del segnale è quello di utilizzare trigger hardware per isolare gli eventi e/o utilizzare tecniche di archiviazione di acquisizione profonda per catturare gli eventi prima di trovare il problema.

Con l'aumento della velocità e della complessità dei sistemi di circuito ad alte prestazioni, le limitazioni degli oscilloscopi nella localizzazione dei problemi di integrità del segnale sono gradualmente emerse. Con l'emergere della nuova tecnologia di localizzazione degli eventi, questa situazione sarà notevolmente migliorata.

In definitiva, questo potente sistema di localizzazione degli eventi aiuterà efficacemente i progettisti PCB a identificare rapidamente e facilmente i problemi di integrità del segnale.

Metodo tradizionale di localizzazione per problemi di integrità del segnale

Il tradizionale metodo di archiviazione hardware trigger/acquisizione profonda ha due vantaggi nella localizzazione dei problemi di integrità del segnale. In primo luogo, quando i trigger hardware vengono utilizzati per bloccare eventi correlati, non c'è tempo morto. Il sistema di trigger hardware fa funzionare continuamente il sistema di acquisizione dell'oscilloscopio fino a quando l'evento di destinazione non viene trovato. Dopo che l'evento di destinazione è bloccato, il circuito di trigger hardware si attiverà per completare l'acquisizione dei dati dell'oscilloscopio e visualizzare l'evento al centro dello schermo.

Questo metodo è davvero conveniente. In secondo luogo, utilizzando la tecnologia di acquisizione profonda e archiviazione, l'utente non ha bisogno di conoscere il tipo di problemi di integrità del segnale affrontati dal sistema di destinazione, basta impostare l'oscilloscopio alla modalità di archiviazione massima e impostare la modalità di trigger a bordo o addirittura a trigger automatico, e quindi lasciare che l'oscilloscopio inizi a funzionare. L'oscilloscopio catturerà uno screenshot relativamente lungo dell'esecuzione del sistema di destinazione e quindi l'utente può analizzare i dati in qualsiasi momento per determinare se c'è un evento problematico.

Questa tecnica è conosciuta anche come tecnica di "deglutizione estesa e annegamento". Questi metodi di utilizzo degli oscilloscopi per verificare i progetti sono molto efficaci e hanno messo radici nella comunità degli ingegneri di progettazione elettronica.

Ma rispetto alle tecnologie emergenti nel settore dei test/misura, questo approccio ha molti limiti.

Il nuovo metodo per individuare i problemi di integrità del segnale è il software di riconoscimento degli eventi. Il software di riconoscimento di eventi è essenzialmente un genere di software intelligente che può scansionare la forma d'onda catturata dall'oscilloscopio per identificare i vari problemi di integrità del segnale o eventi con problemi di segnale. Questo metodo non ha la funzione "no dead time" del metodo di trigger hardware, perché c'è già un "dead time" durante l'elaborazione dei dati precedentemente acquisiti e non ha la funzione di "ispezione estesa" approfondita che la tecnologia di acquisizione e archiviazione può fornire.

Tuttavia, il software di riconoscimento degli eventi ha i seguenti vantaggi unici, attirando sempre più utenti di oscilloscopio. Monitoraggio simultaneo di eventi multipli: il metodo di attivazione hardware identifica solo eventi problematici e il circuito di attivazione hardware è impostato per innescarsi quando si verifica un evento specifico, il che elimina fondamentalmente la possibilità di monitorare più eventi contemporaneamente. Il software di riconoscimento degli eventi non è influenzato da questa limitazione e il software può essere programmato per scansionare 5 eventi su qualsiasi canale o più canali contemporaneamente.

Ciò riduce notevolmente il tempo necessario per ridurre gradualmente la gamma di potenziali cause di problemi di integrità del segnale e isolare eventi correlati complessi. 2. Comprendere come lo stesso evento si verifica più volte: il circuito di trigger hardware riconosce solo l'occorrenza di un evento per cattura. Infatti, l'evento viene ripetuto molte volte prima o dopo che l'evento è isolato dall'hardware, ma il metodo di trigger hardware non può rilevare questi eventi ripetuti. Questo può essere fatto con il software di riconoscimento eventi, che può trovare tutti gli eventi catturati dalla memoria della forma d'onda.

Pertanto, gli ingegneri di progettazione PCB possono trovare non solo il primo difetto, ma anche il secondo e il terzo difetto. 3. navigazione degli eventi: Una volta che l'utente cattura le forme d'onda lunghe attraverso l'archiviazione profonda, il passo successivo è molto noioso e incline agli errori, che è quello di riprodurre queste forme d'onda, controllare ogni parte della forma d'onda e identificare potenziali problemi di integrità del segnale. La tecnologia di storage di acquisizione profonda può catturare informazioni da 10.000 schermi. È impraticabile visualizzare tutte queste informazioni manualmente. È anche impraticabile e richiede tempo caricare questi dati dell'oscilloscopio su un singolo controller e scrivere software personalizzato per analizzare i dati. Una volta che il software di riconoscimento degli eventi riconosce tutte le occorrenze dell'evento di destinazione, può passare avanti e indietro tra più occorrenze, utilizzando gli stessi tasti intuitivi di controllo della riproduzione del lettore DVD. 4. Identificare eventi multipli: Un tipico sistema di trigger hardware può isolare circa 10 diversi tipi di eventi o modalità di trigger. Tuttavia, per i produttori di oscilloscopi, lo sviluppo di nuove modalità di attivazione hardware è molto problematico, richiedendo molte risorse di sviluppo e costosi costi di produzione IC. Il costo dello sviluppo del software di riconoscimento di eventi è molto più basso. Il software di riconoscimento degli eventi correnti può isolare qualsiasi evento che può essere misurato dalla misura della forma d'onda (gli oscilloscopi moderni possono eseguire più di 30 misurazioni della forma d'onda) e può anche rilevare eventi problematici, come i bordi non monotonici causati da terminali di segnale errati.

È quasi impossibile innescare fenomeni d'onda, come i bordi non monotonici, utilizzando circuiti di innesco hardware. 5. la velocità di identificazione degli eventi: La velocità del circuito di innesco hardware è influenzata principalmente dalla velocità dei suoi transistor e viene utilizzata la tecnologia analogica. Il circuito di trigger hardware più high-end può ora raggiungere fino a 300ps larghezza di impulso (o interferenza di impulso) trigger e 3.25Gbps sequenza trigger (trigger seriale). Anche se questi indicatori sono molto buoni, la velocità del circuito di trigger hardware ancora non può tenere il passo con la velocità dei migliori sistemi di oggi superiore a 8,5 Gbps. Il software di riconoscimento degli eventi è limitato solo dalla velocità di campionamento dell'oscilloscopio e utilizza fondamentalmente la tecnologia digitale. L'oscilloscopio leader del settore ha una velocità di campionamento fino a 40GSps e il sistema di riconoscimento degli eventi software riconosce gli eventi più velocemente della modalità di attivazione hardware. La nuova tecnologia può osservare eventi con una larghezza di impulso di 70ps e la sua velocità di ricerca di sequenza può essere fino a 8.5Gbps

Il sistema di combinazione software PCB può generare un classificatore trigger (sequenziatore trigger), o può utilizzare hardware per limitare le forme d'onda che il software vuole controllare, migliorando così l'efficienza. Il software di riconoscimento degli eventi è un efficace complemento ai tradizionali metodi di attivazione hardware o acquisizione profonda e archiviazione e viene utilizzato per identificare i problemi di integrità del segnale. Quando l'oscilloscopio non ha alcun problema di "tempo morto", vale a dire, la frequenza di verificarsi degli eventi è superiore a una volta al secondo (un secondo è un periodo considerevole di tempo per i circuiti ad alta velocità), la nuova tecnologia del software di riconoscimento degli eventi diventerà l'elettronica di posizionamento Uno degli strumenti più efficaci e flessibili per problemi di integrità del segnale nella progettazione.