PCB 뉴스 - PADS2004 기반 고속 PCB 설계

1 소개

집적회로 기술의 진보에 따라 수백 메가헤르츠에서 수천 메가헤르츠에 이르는 프로세서가 매우 유행하게 되었다.과거의 저속 PCB 설계 방법은 이미 날로 늘어나는 정보화 발전의 수요를 만족시킬 수 없다.EDA 도구를 사용하여 고속 설계의 문제를 분석하고 해결하는 것은 효과적인 방법입니다.설계 과정에서 EDA 도구는 가져온 장치 모델 데이터를 분석하고 결과를 설계자에게 직접 보고합니다.설계자는 피드백 정보를 기반으로 설계를 수정하고 개선합니다.이것은 개발 주기를 단축시켜 인력과 재력의 낭비를 피했다.

2 시스템 구성

이 테스트 플랫폼은 모토로라 드래곤볼 시리즈 칩 MC9328MX1을 사용하며 CPU 클럭 속도는 200MHz입니다.SDRAM은 SUMSUNG의 동기식 K4S281632E를 사용하며 클럭 속도는 100MHz 이상입니다.주소 버스와 데이터 버스의 배선 밀도가 비교적 높고 속도가 비교적 높기 때문에 시스템은 신호 완전성에 대한 요구가 비교적 높기 때문에 MENTOR의 PADS2004 설계 소프트웨어를 사용했다. 이 소프트웨어는 원리도 설계, PCB 레이아웃과 고속 시뮬레이션 분석을 하나로 모았다.PCB 설계의 신호 무결성 및 간섭 문제를 해결하여 설계 성공률을 크게 향상시킵니다.

시스템에서 가장 중요한 라우팅은 SDRAM과 MC9328MX1 간의 연결 라우팅입니다.신호 무결성은 시스템의 작동 여부에 직접적인 영향을 미칩니다.PCB 설계에서 PADS2004 소프트웨어 고속 에뮬레이션 도구인 HyperLynx를 사용하여 에뮬레이션합니다.HyperLynx에는 LineSim 및 BoardSim이 포함됩니다.LineSim은 케이블 연결 전 에뮬레이션 도구이고 BoardSim은 케이블 연결 후 에뮬레이션 도구입니다.시뮬레이션 모델은 IBIS 모델로, IBIS 모델은 I/V 및 V/T 테이블로 디지털 집적회로 I/O 유닛과 핀의 특성을 설명합니다.IBIS 모델은 I/O 유닛의 내부 설계 및 트랜지스터 제조 매개변수를 설명할 필요가 없기 때문에 반도체 제조업체의 환영과 지원을 받고 있습니다.이제 주요 디지털 집적 회로 제조업체는 칩과 함께 적절한 IBIS 모델을 제공 할 수 있습니다.

3 시스템 설계

3.1 배전

전원 계층의 네트워크는 고속 시스템 보드의 설계에서 매우 중요합니다.PCB 레이아웃의 경우, 먼저 PCB 보드에서 전원 공급 장치의 무결성을 고려해야 하며, 이는 최종 PCB 보드의 신호 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다.많은 상황에서 신호가 왜곡되는 주요 원인은 전력 시스템이다. 예를 들어 디커플링 콘덴서 설계가 부적절하고 접지층 설계가 불합리하며 전류 분포가 고르지 않고 접지 반등 소음이 너무 크며 순환 도로 효과가 심각하다.

전원 계층은 전체 금속 계층에 전력을 분산하므로 전력 임피던스가 매우 작기 때문에 버스 유형보다 전력 소음이 훨씬 적기 때문에 설계에서 전원 공급 장치를 별도의 계층으로 사용합니다.

전원 소음을 제거하기 위해 회로 기판의 전원 입력 포트에 47uF 커패시터를 배치하여 저주파 소음을 제거합니다.보드의 각 소스 부품의 전원 핀과 접지 핀에 0.1uF의 고주파 필터 커패시터를 배치하여 회선의 고주파 노이즈를 필터링합니다.필터 콘덴서는 가능한 한 전원 핀에 접근해야 하며, 전원 핀에서 필터 콘덴서로 연결되는 케이블은 가장 짧아야 최적의 필터 효과를 얻을 수 있다.

3.2 시계 설계

시계 설계는 PCB 설계의 중요한 구성 요소입니다.시계선을 계획하여 다른 신호선에서 시계선의 연결을 멀리합니다.시계는 접지층과 인접한 신호층에서 운행한다.다층을 통과하다.클럭 선과 다른 데이터 및 주소 선 사이의 거리는 3W 원칙을 준수해야 합니다 (선 너비의 두 배 간격으로 회전해야 함).클럭 연결은 가능한 한 짧아야 하며 접지 보호를 늘려야 합니다.시계 신호의 무결성을 보장하기 위해 시계의 출력은 약 33 옴의 끝 접합 저항기와 직렬됩니다.

3.3 핵심 및 비핵심 신호

시뮬레이션 분석을 하기 전에 시스템의 신호는 핵심 신호와 비핵심 신호로 나뉜다.구분의 원리는 주로 설비의 구동변두리속도, 작업주파수의 전평과 신호선의 길이 등 조건에 근거한다.물론 이것도 실제 설계에 근거하여 확정해야 한다.

이 시스템에서 핵심 신호는 시계 신호입니다.CPU 및 SDRAM, CPU 및 FLASH와 같은 스토리지 데이터 케이블, 주소 케이블 및 읽기 / 쓰기 제어 신호 케이블그 중 가장 중요한 것은 SDRAM과 MC9328MX1 사이의 연결 경로입니다.이러한 신호 무결성은 MC9328MX1이 SDRAM의 데이터에 올바르게 액세스할 수 있는지에 직접적인 영향을 미칩니다.