PCB 기술 - 전력 무결성을 위한 Apsim spi

PCB 설계에서 고속 회로의 배치와 품질 분석은 의심할 여지 없이 엔지니어들이 토론하는 초점이다.특히 현재 회로의 작업 빈도가 갈수록 높아지고 있다.예를 들어, 범용 디지털 신호 처리 (DSP) 회로 기판의 응용 주파수는 150-200MHz 범위에서 매우 일반적입니다.CPU 보드가 실제 애플리케이션에서 500MHz 이상에 도달하는 것은 놀라운 일이 아닙니다.Ghz 회로의 설계는 업계에서 이미 매우 유행하고 있다.이러한 모든 PCB 보드는 일반적으로 다중 레이어 보드 기술을 통해 설계됩니다.다층판 설계에서 불가피하게 전력 계층의 설계 기술을 채택해야 한다.그러나 전력 계층의 설계에서는 다양한 유형의 전원 공급 장치가 혼합되어 사용되기 때문에 설계가 매우 복잡합니다.

그렇다면 PCB 엔지니어들이 휘두르지 못하는 문제는 무엇일까?PCB 계층 수는 어떻게 정의합니까?몇 층을 포함합니까?어떻게 가장 합리적인 방식으로 각 층의 내용을 안배합니까?만약 몇 층의 접지가 있어야 한다면, 어떻게 신호층과 접지층 등을 번갈아 배열할 것인가.

다양한 유형의 전원 블록 시스템을 어떻게 설계합니까?3.3V, 2.5V, 5V, 12V 등이다. 전원 계층의 합리적인 구분과 공공 접지 문제는 PCB의 안정성에 영향을 주는 매우 중요한 요소이다.

어떻게 디커플링 콘덴서를 설계합니까?디커플링 콘덴서를 사용하여 스위치 노이즈를 제거하는 것은 일반적인 방법이지만 용량을 결정하는 방법은 무엇입니까?콘덴서는 어디에 두었습니까?언제 어떤 종류의 콘덴서를 사용하는지 등등.

어떻게 지면의 반발 소음을 없앨 수 있습니까?지면 반발 소음은 어떻게 유용한 신호에 영향을 주고 방해합니까?반환 경로 노이즈는 어떻게 제거합니까?많은 상황에서 불합리한 회로설계는 회로고장의 관건이고 회로설계는 흔히 기술자들이 속수무책인 작업이다.

어떻게 전류 분배를 합리적으로 설계합니까?특히 접지층에서의 전류 분포 설계가 매우 어려워 총전류가 PCB판에 고르게 분포되지 않으면 PCB판의 불안정한 운행에 직접적인 영향을 줄 수 있다.

이밖에 또 일부 흔히 볼수 있는 신호문제, 례를 들면 과충, 하충, 진령 (진동), 시간지연, 임피던스일치, 가시 등이 있지만 이런 문제들은 상술한 문제와 밀접하여 갈라놓을수 없다.그것들 사이에는 인과 관계가 존재한다.

일반적으로 고품질 고속 PCB 보드의 설계는 신호 무결성(SI-신호 무결성)과 전력 무결성(PI-전력 무결성) 두 가지 측면에서 고려해야 합니다.보다 직접적인 결과는 신호 무결성에서 나타나지만 전원 무결성 설계를 간과해서는 안 됩니다.전원 무결성은 최종 PCB 보드의 신호 무결성에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.

특히 고속 PCB 설계를 위해 전통적인 EDA 도구를 사용하는 엔지니어들은 PCB 엔지니어들 사이에서 큰 오해가 있습니다.많은 엔지니어들이 "왜 EDA의 SI 신호 무결성 도구 분석 결과가 실제 측정 기기의 결과와 일치하지 않고 종종 이상적입니까?"라고 묻습니다. 사실 이 질문은 간단합니다.이 문제의 원인은: 한편으로 EDA 제조업체의 기술자가 명확하게 설명하지 않았기 때문입니다.다른 한편으로는 PCB 설계자의 시뮬레이션 결과에 대한 이해입니다.우리는 중국 시장에서 가장 일반적으로 사용되는 EDA 도구가 SI (신호 무결성) 분석 도구라는 것을 알고 있습니다.SI는 전원 공급 장치의 영향을 고려하지 않고 케이블 연결 및 장치 모델에 기반한 분석이며 대부분은 아날로그 장치입니다.어쨌거나 (이상적이라고 가정하면) 이런 분석결과와 실제결과가 반드시 틀렸다는것을 상상할수 있다.대부분의 경우 PCB 보드에서 전원 무결성이 SI보다 더 큰 영향을 미치기 때문입니다.

현재 일부 EDA 제조업체는 PI (전력 무결성) 분석 기능을 부분적으로 제공하고 있지만 SI (신호 무결성) 와 분석 기능이 완전히 분리되어 있기 때문에 사용자는 여전히 실제 테스트 결과에 가까운 결과를 볼 수 없습니다.분석 보고서.PI는 SI와 밀접한 관련이 있습니다.많은 경우 신호의 기이한 변화에 영향을 주는 주요 원인은 전원 시스템이다.예를 들어, 디커플링 콘덴서 설계가 좋지 않고, 접지층 설계가 불합리하며, 회로 영향이 매우 심각하고, 전류 분포가 고르지 않으며, 접지 반발 소음이 너무 크다는 등이다.

PCB 설계 엔지니어로서, 나는 정말 실제 결과에 가까운 분석 보고서를 보고 싶다. 이렇게 하면 쉽게 고장을 바로잡고 해결할 수 있으며, 실제 시뮬레이션 설계의 효과를 얻을 수 있다.이러한 토론은 SPI 도구의 등장으로 가능합니다.SPI의 영어 약자는 Signal Power Integrity로, 이름에서 알 수 있듯이 SI 신호 무결성과 PI 전력 무결성을 통합하는 분석 도구입니다.따라서 SI와 PI는 더 이상 개별적으로 실행되지 않습니다.

APSIM-SPI는 업계 최초이자 신호 무결성과 전력 무결성을 결합한 유일한 제품입니다.SPI 도구를 통해 PCB 엔지니어는 기기의 실제 테스트와 매우 가까운 시뮬레이션 파형에서 파형을 관찰할 수 있습니다.이론적 설계와 실제 테스트는 이때부터 비교가 가능하다는 얘기다.

전통적인 SI 함수는 전력 계층 등이 이상적이라고 가정할 때 분리된 분석입니다.큰 보조 작용을 하지만 전체적인 효과가 없기 때문에 사용자가 SI 분석 결과에 따라 단순히 오류를 제거하기는 어렵습니다.가설로 PCB 보드의 경우 VCC와 지선이 매우 얇기 때문에 회로가 작동하지 않습니다.오실로그래프와 같은 기기를 사용해도 신호의 이상한 변화가 매우 심각하다는 것을 쉽게 발견할 수 있다.그러나 이 디자인은 일반적인 SI 분석 도구를 사용하면 신호의 이상한 변화를 시뮬레이션할 수 없다는 것을 쉽게 상상할 수 있습니다.이때의 상황은 시뮬레이션 결과의 파형이 매우 완전하고 기이한 변화가 없지만, 그것은 사실상 이미 기이하게 작용하지 않을 지경에 이르렀다는 것이다.따라서 한 엔지니어가 "왜 우리가 PCB 보드에 전원과 지선을 배치할 때 SI 시뮬레이션의 신호 파형은 아무리 좁아도 변하지 않습니까?"라고 물었습니다. 그 이유는 SI 시뮬레이션에서 PI를 고려하지 않았기 때문입니다.즉, 전원 코드와 접지선은 고려되지 않습니다.이 문제를 해결하는 유일한 방법은 SPI 도구를 사용하는 것입니다.SPI는 SI 신호 무결성 분석에서 신호 계층의 접지선과 넓은 면적의 신호 채우기를 포함한 접지층을 충분히 고려했습니다.이러한 지전층의 불안정한 신호나 간섭은 SI 시뮬레이션 결과에 완전히 중첩됩니다.오직 이렇게 해야만 실제 작업 효과를 시뮬레이션할 수 있다. 물론 최종 결과도 실제 테스트 결과에 가깝다.엔지니어가 직관적으로 고려하고 수정할 수 있습니다.

APSIM-SPI는 SI와 PI의 유기적인 결합을 위해 내부 모델, 계산 방법, 사용자 인터페이스, 분석 기능 및 시뮬레이션 메커니즘 등을 크게 조정했습니다.사용자의 사용이 여전히 편리하다는 전제하에 SPI 기능의 보완을 확보하기 위한 것이다.예를 들어, SPI의 RLGC 매개변수 추출은 RLGC 모델링 및 분포 매개변수 추출에서 이전의 단순한 SI 매개변수 추출보다 훨씬 복잡합니다.SPI에서는 접지층의 기생 매개변수와 접지층과 신호선 사이의 연결 관계를 충분히 고려해야 하기 때문이다.

APSIM-SPI는 신호의 홀수 변화를 분석할 때 접지층의 영향을 충분히 고려한다.SPI는 모델링할 때 접지층의 기생 매개변수 모델과 신호 경로설정의 매개변수 모델, 그리고 부품 IBIS 또는 SPICE 모델을 종합적으로 고려하기 때문이다.따라서 디커플링 콘덴서, 필터 콘덴서, 터미널 저항기 등의 아날로그 컴포넌트를 설계하든, 회로가 작동하는 동안 발생하는 SSO 스위치 노이즈, 접지 반발 노이즈 등이 최종 아날로그 결과 파형에 반영된다.

APSIM의 SPI 도구를 사용하면 PCB 엔지니어가 PCB 보드를 설계할 때 신호의 이상한 변화를 직관적으로 관찰하고 적시에 조정할 수 있습니다.접지선이 넓지 않은 것을 발견하면 신호가 소음을 내고 심지어 변형될 수도 있다.이제 원하는 대로 접지선의 폭을 조정할 수 있습니다.과거에는 지선이 얼마나 넓어야 했습니까?엔지니어는 경험에 근거하여 디버깅을 할 수 있을 뿐, 어떤 도구도 그들이 설계 지도를 할 수 있도록 도와줄 수 없다.접지선이 제대로 배치되지 않으면 PCB 보드가 작동하지 않을 확률이 높다.그러나 오늘날의 PCB 보드는 지선 너비뿐만 아니라 접지 평면 채우기, 다층 접지 평면 설계, 특히 접지 평면 분할 기술 등으로 매우 복잡하다. 주파수에 따라 다른 사용 방식이 필요하다.처리 방법.제한된 경험만으로는 설계 요구 사항을 충족할 수 없습니다.이제 APSIM-SPI의 도움으로 PCB 엔지니어는 그의 접지 평면과 접지선 시스템 설계가 합리적이고 효과적인지 쉽게 알 수 있습니다.

예를 들어, 다중 레이어를 설계할 때 많은 엔지니어들이 각 레이어를 어떻게 배치할지 고민할 때 신호 레이어를 먼저 배치할지 접지층을 먼저 배치할지 모르는 경우가 많습니다.신호층과 접지층은 번갈아 배치합니까 아니면 집중적으로 배치합니까?이제 엔지니어는 SPI 시뮬레이션 결과에 따라 최상의 결과를 명확하게 얻을 수 있습니다.

또 례를 들면 당지 평면에 여러개의 전원이 있을 때 례하면 3.3V지, 2.5V지, 5V지 등은 어떻게 구분할것인가?과거에 엔지니어들은 제한된 경험에 의존할 수밖에 없었고, 그들은 단순히 경계 구분에서 합리성을 고려할 수밖에 없었다.만약 이 방면의 설계가 불합리하다면, 결과는 가히 짐작할 수 있다.나는 엔지니어들이 풍부한 경험을 가지고 있다고 믿는다.그러나 접지층은 일반적으로 PCB 보드의 중간 계층에 있기 때문에 물리적으로 액세스할 수 없기 때문에 디버깅을 위해 수정하기가 어렵습니다.실제로 다중 전원 계층을 설계할 때는 각 영역 간 경계뿐 아니라 필터 문제, 접지 문제 등을 고려해야 한다. SPI 도구를 사용하면 엔지니어가 손쉽게 다중 전원 영역 구분을 위한 합리적인 설계를 할 수 있다.만약 불합리하다면, 신호가 시뮬레이션 과정에서 왜곡될 수 있는데, 이것은 이전에는 불가능했다.

땅 건너뛰기 노이즈와 SSO 스위치 노이즈를 처리할 때, 모든 사람은 이 노이즈의 심각성을 알고 있다(EDA에서, 이 노이즈는 PI 전력 무결성 분석의 범위 내에서 요약된다). 특히 고속 PCB는 불안정한 작업 조건을 자주 겪는다. 사실, 그것은 스위치 노이즈나 땅 건너뛰기 노이즈로 인해 발생할 가능성이 높다.엔지니어는 또한 몇 가지 간단한 솔루션을 알아야 합니다.그러나 양적 관점에서 볼 때, 이것은 매우 복잡합니다.예를 들어, SSO 스위치 노이즈를 제거하는 간단하고 효과적인 방법은 전원과 접지 사이에 필터 콘덴서를 추가하는 것입니다.일반적인 방법은 다양한 품질과 유형의 전해질 콘덴서를 추가하는 것입니다.엔지니어는 이 콘덴서의 최대 전압을 쉽게 정량적으로 확정해야 한다.(PCB 보드의 작동 전압에 따라 계산할 수만 있다면), 이러한 콘덴서의 용량 (콘덴서 값) 을 어떻게 정량적으로 결정할 수 있는지는 종종 경험에 근거하거나 다른 회로의 설계를 참조하는 것입니다.이론에 의존해서 계산하는 것은 매우 어렵기 때문이다.특히 현재 PCB 회로가 이렇게 복잡하기 때문에 인공 계산에 의존하는 것은 더욱 어렵다.콘덴서의 배치도 쉽게 확정할 수 없는 요소 중의 하나이다.그러나 이러한 전해 콘덴서의 배치는 그들이 일으키는 필터 작용과 밀접한 관련이 있을 것이다.(일반적인 방법은 PCB 보드의 전원 콘센트에 배치하는 것입니다.)

이제 APSIM-SPI 도구를 사용하여 엔지니어가 이러한 필터 콘덴서의 효과를 쉽게 설계하고 검증할 수 있습니다.그리고 이 콘덴서의 위치와 그 콘덴서 값을 효과적으로 확정한다.절대로 너무 많은 콘덴서를 사용하지 마라, 콘덴서도 없어서는 안 된다!

APSIM-SPI는 또한 홀수 신호 변화 및 아날로그 설계와 관련된 많은 기능을 제공합니다.우리는 현재의 고속 PCB 보드 설계는 반드시 선진적인 보조 수단을 채택해야 한다고 생각한다.SPI는 다년간의 설계 경험과 첨단 SI 및 PI 분석 기술을 결합하여 PCB 보드의 구체적인 작동 상태를 직접 사실적으로 시뮬레이션하여 실제 테스트 결과에 더 가깝습니다.SPI는 다년간의 경험을 바탕으로 설계된 시뮬레이션 환경으로 전환하는 새로운 디버깅 플랫폼을 제공합니다.고속 PCB의 설계 성공률이 크게 향상되었습니다.SPI는 업계 고속 PCB 설계 엔지니어에게 가장 인기 있고 필요한 설계 분석 도구가 되었습니다.SPI는 업계의 다른 PCB 설계 도구와 긴밀히 협력합니다.Mentor Graphics, Cadence, PADS, Protel과 같은...