電子設計 - CADenceに基づく高速PCB設計

1 インtroduction

The proportion of 高速PCB モダンデザイン PCB デザイン 増加, そして、デザインの難しさが高くなっている. その解決策は高速部品を必要としない, しかし、デザイナーの知恵と慎重な仕事も必要です. それは注意深く研究し分析しなければならない., 既存の高速回路問題を解決.

2高速PCB設計の基本内容

高速回路設計は現代の回路設計の増加割合を占め，設計の難しさはますます高くなっている。その解決策は、高速装置だけでなく、デザイナーの知恵と慎重な仕事を必要とします。具体的な状況は慎重に研究し、分析しなければならない。既存の高速回路の問題を解決します。一般的に言えば、主に設計の3つの側面：信号インテグリティ設計、電磁両立性設計、およびパワーインテグリティ設計が含まれています。

2.1シグナル完全性設計

シグナル完全性は信号線上のシグナルの品質を意味します。信号の完全性の良い信号は、それが必要とされるときに到達しなければならない電圧レベルの値を有することを意味する。貧しい信号の整合性は、特定の要因によって引き起こされませんが、ボードレベルのデザインの要因の組み合わせで。特に高速回路では、使用されるチップのスイッチング速度が高速であり、終端部品の不合理なレイアウト、不合理な回路配線などが信号の完全性の問題を引き起こす。具体的には、主にクロストーク、反射、オーバーシュート、アンダーシュート、発振、信号遅延等を含む。

2.2の電気磁気互換性

電磁的な互換性は、電磁干渉および電磁耐性、すなわち、過度の電磁放射および電磁放射に対する感度を含む。電磁干渉には干渉波と放射妨害がある。伝導妨害は、電流の形で伝導のメディアを経たもう一つの電気ネットワークに、一つの電気ネットワーク上のシグナルの導通を意味する。pcbは主にグランドノイズとパワーノイズを示した。放射妨害は、信号が電磁波の形で放射して、それによって、他の電気ネットワークに影響を及ぼすことを意味する。高速PCB及びシステム設計において、高周波信号ライン、チップピン、コネクタ等は全てアンテナ特性による放射妨害の原因となる。EMC設計は設計の重要性に応じて4つのレベルに分けられる。デバイスとPCBレベル設計、接地システム設計、遮蔽システム設計、およびフィルタ設計。その中で、最初の2つが最も重要です。デバイスとPCBレベルの設計は、主にアクティブデバイスの選択、回路基板の積み重ね、レイアウトおよびルーティングを含む。接地系の設計は主に接地法，接地インピーダンス制御，接地ループ，シールド層接地などであり，電磁界干渉のシミュレーションパラメータは，x，y，z距離，周波数範囲，設計マージン，規格に準拠した3つの方向に設定できる。このシミュレーションはポストシミュレーションであり、主に設計要件を満たしているかどうかをチェックする。したがって、予備作業を行う場合、電磁干渉の理論に従って設計する必要がある。通常の練習は、すべてのデザインに電磁干渉を制御するための設計規則を適用することである。各リンクは、各リンクのルール駆動と制御を実現します。

2.3パワーインテグリティ設計

高速回路で, パワーとグラウンドの整合性もまた非常に重要な要因である, パワーとシグナル完全性の完全性が密接に関連しているので. ほとんどの場合, 信号歪の主な原因は電源システムである. 例えば, あまりに多くの地面バウンス雑音, 不適切なデカップリングコンデンサ設計, 不十分に分割された複数の電源またはグランドプレーン, 不合理な地盤設計, 不均一電流分布, etc. パワーインテグリティの問題と原因信号の歪みをもたらす. 信号の完全性に. 問題を解決する主な考えは、配電システムを決定することです, 大型回路基板をいくつかの小型ボードに分割する, determine the decoupling capacitor according to the ground bounce (ground bounce), そして、全体の考慮に集中する PCBボード. アスペクト.

3高速PCB設計法

3.1伝統的なデザイン方法

伝統的なデザイン方法は、最終的なテストの前に、任意の処理を行わない、基本的にデザイナーの経験を完了するに依存します。この問題は原型が検査され検査された場合にのみ得られ，問題の原因を決定できる。この問題を解決するために、再びスクラッチから設計することができます。開発サイクルや開発コストに関係なく、主にデザイナーの経験に依存するこの方法は現代の製品開発の要件を満たすことができず、現代の高速回路の高複雑さの設計だけではない。したがって，設計プロセスを定性的に定量的に分析・制御するためには，高度な設計ツールを用いる必要がある。

3.2ケイデンス設計方法

ますます高速なデザインが開発サイクルをスピードアップするためにより効果的な方法を採用している。まず、デザインパフォーマンス指標を満たす物理設計規則のセットを確立し、PCBレイアウトとルーティングを制限するためにこれらの規則を使用します。デバイスをインストールする前に，シミュレーション設計を行う。この種の仮想テストでは、設計者は性能を評価するために設計指標を比較することができる。これらの重要な前提条件は，性能指標のための物理設計規則のセットを確立することであり，規則の基礎はモデルベースのシミュレーション解析と電気特性の正確な予測に基づいている。したがって，異なる段階でのシミュレーション解析は非常に重要である。Cadenceソフトウェアは、高速PCB設計のための独自の設計プロセスを開発しました。その主なアイデアは、良いシミュレーション解析と設計を使用して問題を防止し、PCB生産の前にすべての可能な問題を解決しようとします。左側の従来の設計プロセスと比較して，主な違いはプロセス中の制御ノードの追加であり，設計プロセスを効果的に制御できる。それは、回路設計、PCBレイアウトと高速シミュレーション分析を統合して、デザインのすべての面で電気性能に関する問題を解決することができます。タイミング、信号ノイズ、クロストーク、電源構造、および電磁両立性のような多くの要因を分析することによって、配置およびルーティングの前に、システムの信号完全性、パワー完全性、電磁干渉および他の問題を最適に設計することが可能である。

4結論

In the specific デザイン process, すべての部品のデザイナーは、水平に一緒に働く必要があります, そして、設計のすべての段階は、垂直方向に包括的に考慮されることを要求される. 設計およびシミュレーションは、プロセスの制御性および特定の指標の定量化を達成するために、全体の設計プロセスを通じて実行される. . このようにすれば効率的な設計ができる. ハイスピード PCB設計 非常に複雑なシステム工学. のみの設計で使用される各コンポーネントの物理的、電気的特性を計算することはできません, 影響と相互作用, しかし、自動的に設計されたPCB. 強力な機能を持つEDAソフトウェアツール, モデルの確立など, 実際の設計操作の動的特性化を提供するシミュレータ, 信号の完全性の上記の問題をより包括的に解決することができる, 電磁妨害, and パワーインテグリティ.