Teknik PCB - Apsim-spi integriti kuasa

Dalam rancangan PCB, bentangan dan analisis kualiti sirkuit kelajuan tinggi tidak diragukan fokus diskusi antara jurutera. Terutama pada hari ini frekuensi kerja sirkuit semakin tinggi. Contohnya, ia sangat biasa bagi frekuensi aplikasi papan sirkuit pemprosesan isyarat digital umum (DSP) berada dalam julat 150-200MHz. Ia tidak mengejutkan bahawa papan CPU mencapai lebih dari 500MHz dalam aplikasi praktik. Rancangan sirkuit Ghz dalam industri telah menjadi sangat popular. Rancangan semua papan PCB ini sering diketahui oleh teknologi papan berbilang lapisan. Dalam rancangan papan berbilang lapisan, ia tidak dapat dihindari untuk mengadopsi teknologi rancangan lapisan kuasa. Namun, dalam rancangan lapisan kuasa, rancangan menjadi sangat rumit kerana aplikasi campuran jenis berbilang sumber kuasa.

Jadi apa masalahnya di antara jurutera PCB? Bagaimana menentukan bilangan lapisan PCB? Berapa lapisan termasuk? Bagaimana untuk mengatur kandungan setiap lapisan dengan cara yang paling masuk akal? Jika sepatutnya ada beberapa lapisan tanah, bagaimana untuk mengatur lapisan isyarat secara alternatif dan lapisan tanah, dll.

Bagaimana untuk merancang sistem blok bekalan kuasa berbilang jenis? Seperti 3.3V, 2.5V, 5V, 12V dan sebagainya pembahagian kuasa lapisan dan masalah tanah umum adalah faktor yang sangat penting untuk kestabilan PCB.

Bagaimana untuk merancang kapasitor penyahpautan? Penggunaan kondensator penyahpautan untuk menghapuskan bunyi penyukaran adalah kaedah biasa, tetapi bagaimana untuk menentukan kapasitasinya? Di mana kondensator ditempatkan? Bila untuk menggunakan jenis kondensator apa dan sebagainya.

Bagaimana untuk menghapuskan bunyi melompat tanah? Bagaimana bunyi melompat tanah mempengaruhi dan mengganggu isyarat berguna? Bagaimana untuk menghapuskan bunyi Laluan Kembali? Dalam banyak kes, rancangan sirkuit tidak masuk akal adalah kunci untuk kegagalan sirkuit, dan rancangan sirkuit sering adalah kerja yang jurutera mendapati tidak berguna.

Bagaimana untuk merancang distribusi semasa? Terutama rancangan distribusi semasa dalam lapisan tanah adalah sangat sukar, dan jika total arus dibahagikan secara tidak sama dalam papan PCB, ia akan secara langsung dan jelas mempengaruhi operasi tidak stabil papan PCB.

Selain itu, terdapat beberapa masalah isyarat umum seperti overshoot, undershoot, ringing (oscillation), lambat masa, sepadan impedance, kesalahan, dll., tetapi masalah ini tidak boleh dipisahkan dari masalah di atas. Ada hubungan penyebab antara mereka.

Secara umum, rancangan papan PCB kelajuan tinggi berkualiti patut dianggap dalam terma integriti isyarat (SI---Integriti isyarat) dan integriti kuasa (PI---Integriti Kuasa). Walaupun hasil yang lebih langsung muncul dalam integriti isyarat, kita tidak boleh mengabaikan rancangan integriti kuasa dalam bentuk penyebabnya. Kerana integriti kuasa secara langsung mempengaruhi integriti isyarat papan PCB akhir.

Terdapat salah faham yang sangat besar di antara jurutera PCB, terutama yang telah menggunakan alat EDA tradisional untuk reka PCB kelajuan tinggi. Banyak jurutera telah bertanya kepada kami: "Mengapa hasil yang dianalisis oleh alat integriti isyarat SI EDA tidak konsistens dengan hasil ujian sebenar instrumen kami, dan hasil analisis sering ideal?" Sebenarnya, soalan ini sangat mudah. Alasan masalah ini ialah: pada satu sisi, staf teknikal pembuat EDA tidak menjelaskannya dengan jelas; di sisi lain, ia adalah pemahaman keputusan simulasi raksasa PCB. Kami tahu bahawa alat EDA yang paling biasa digunakan di pasar Cina adalah alat analisis SI. SI adalah analisis berdasarkan model kawat dan peranti tanpa mempertimbangkan pengaruh bekalan kuasa, dan kebanyakan daripada mereka bahkan peranti analog. Walaupun (ia dianggap ideal), ia mungkin hasil analisis tersebut dan hasil sebenar mesti berada dalam ralat. Kerana dalam kebanyakan kes, kesan integriti kuasa dalam papan PCB lebih serius daripada SI.

Pada masa ini, walaupun beberapa pembuat EDA telah sebahagian menyediakan fungsi analisis PI (Integriti Kuasa), kerana fungsi analisis mereka sepenuhnya dipisahkan dari SI (Integriti Isyarat), pengguna masih tidak mempunyai cara untuk melihat keputusan yang dekat dengan keputusan ujian sebenar. Laporan analisis. PI dan SI berkaitan rapat. Dan dalam banyak kes, sebab utama yang mempengaruhi perubahan pelik isyarat adalah sistem bekalan kuasa. Contohnya, kondensator pemisahan tidak direka dengan baik, rancangan lapisan tanah tidak masuk akal, pengaruh loop sangat serius, distribusi semasa tidak sama, bunyi lompatan tanah terlalu besar, dan sebagainya.

Sebagai jurutera rancangan PCB, saya benar-benar mahu melihat laporan analisis yang dekat dengan keputusan sebenar, supaya ia mudah untuk betulkan dan menyelesaikan masalah, dan mencapai kesan rancangan simulasi sebenar. Kemunculan alat SPI membuat perbincangan di atas mungkin. Persingkatan Bahasa Inggeris SPI adalah Integriti Kuasa-isyarat, seperti nama menunjukkan, ia adalah alat analisis yang mengintegrasikan integriti isyarat SI dan integriti kuasa PI. Jadi SI dan PI tidak akan lagi dilakukan dalam pengasingan.

APSIM-SPI adalah yang pertama dalam industri dan satu-satunya produk yang menggabungkan integriti isyarat dan integriti kuasa. Dengan alat SPI, jurutera PCB boleh mengamati bentuk gelombang dari bentuk gelombang simulasi yang sangat dekat dengan ujian sebenar dengan instrumen. Dengan kata lain, rancangan teori dan ujian sebenar adalah bandingan sejak itu.

The conventional SI function is an isolated analysis under the assumption that the power layer etc. are in an ideal state. Walaupun ia mempunyai kesan bantuan yang besar, tiada kesan keseluruhan, dan ia sukar bagi pengguna untuk hanya menghapuskan ralat berdasarkan hasil analisis SI. Sebagai asumsi, jika papan PCB, kerana garis VCC dan GROUND adalah sangat tipis, sirkuit secara alami tidak akan berfungsi pada masa ini. Ia juga mudah untuk mencari bahawa perubahan pelik dalam isyarat sangat serius dengan instrumen seperti oscilloscope. Tetapi desain semacam ini mudah untuk membayangkan, jika anda menggunakan alat analisis SI umum, anda tidak boleh simulasi perubahan pelik isyarat. Situasi pada masa ini adalah walaupun bentuk gelombang hasil simulasi sangat lengkap dan tiada perubahan tunggal, ia sebenarnya telah diubah secara tunggal ke titik di mana ia tidak berfungsi. Oleh itu, seorang jurutera pernah bertanya: "Mengapa bentuk gelombang isyarat dalam simulasi SI tidak berubah apabila kita meletakkan kuasa dan wayar tanah dalam papan PCB tidak peduli seberapa sempit?" Alasan ialah PI anda tidak dianggap dalam simulasi SI. Dengan kata lain, tali kuasa dan kawat tanah anda tidak dianggap. Untuk menyelesaikan masalah ini, satu-satunya cara adalah untuk menggunakan alat SPI. SPI sepenuhnya mempertimbangkan lapisan tanah dalam analisis integriti isyarat SI, termasuk wayar tanah dalam lapisan isyarat, dan mengisi isyarat kawasan besar. isyarat tidak stabil atau gangguan lapisan geoelektrik ini akan benar-benar ditolak pada hasil simulasi SI. Hanya dengan cara ini boleh kesan kerja sebenar boleh disimulasi, dan tentu saja hasil akhir hampir kepada hasil ujian sebenar. Ia adalah sesuai bagi jurutera untuk mempertimbangkan secara visual dan betul.

Untuk menyedari kombinasi organik SI dan PI, APSIM-SPI telah membuat pelarasan utama dalam terma model dalaman, kaedah pengiraan, antaramuka pengguna, fungsi analisis, dan mekanisme simulasi. Tujuan adalah untuk memastikan kesempurnaan fungsi SPI di bawah premis yang pengguna masih selesa untuk digunakan. Contohnya, dalam pengekstrakan parameter model dan distribusi RLGC, pengekstrakan parameter RLGC SPI jauh lebih rumit daripada pengekstrakan parameter SI sederhana sebelumnya. Kerana dalam SPI mesti mempertimbangkan parameter parasit lapisan tanah dan hubungan antara lapisan tanah dan garis isyarat.

APSIM-SPI akan mempertimbangkan sepenuhnya pengaruh lapisan tanah apabila menganalisis perubahan pelik isyarat. Kerana SPI mempertimbangkan secara keseluruhan model parameter parasit lapisan tanah dan model parameter wayar isyarat, serta peranti IBIS atau model SPICE semasa memmodelkan. Oleh itu, sama ada anda merancang komponen analog seperti penyahpautan kondensator, kondensator penapis, resisten terminal, atau bunyi penyahpautan SSO, bunyi lompatan tanah, dll. yang dijana oleh sirkuit semasa operasi, mereka semua akan diselarang dalam bentuk gelombang simulasi akhir.

Dengan alat SPI APSIM, jurutera PCB boleh mengamati perubahan pelik isyarat bila merancang papan PCB, dan membuat pelarasan tepat masa. Jika anda mendapati bahawa wayar tanah anda tidak cukup luas, isyarat akan bunyi atau bahkan deformasi. Pada masa ini, anda boleh menyesuaikan lebar kawat tanah sehingga anda puas. Berapa lebar wayar tanah sepatutnya berada di masa lalu? Inginer hanya boleh nyahpepijat dengan pengalaman, dan tiada alat untuk membantu mereka dalam panduan desain. Dan jika wayar tanah tidak ditetapkan dengan baik, kemungkinan menyebabkan papan PCB tidak berfungsi akan sangat tinggi. Tetapi pada hari ini papan PCB begitu rumit, bukan hanya lebar wayar tanah, tetapi juga penuhian pesawat tanah, desain pesawat tanah berbilang lapisan, terutama teknologi segmen pesawat tanah, dll. Frekuensi berbeza perlu digunakan secara berbeza. Kaedah rawatan. Jika hanya pengalaman terbatas tidak dapat memenuhi keperluan desain. Dengan bantuan APSIM-SPI, jurutera PCB boleh dengan mudah tahu sama ada pesawat tanah dan rancangan sistem wayar tanah adalah masuk akal dan berkesan.

Contohnya: Bila merancang papan berbilang lapisan, banyak jurutera sering tidak tahu sama ada hendak letakkan lapisan isyarat atau lapisan tanah terlebih dahulu bila mempertimbangkan bagaimana mengatur setiap lapisan? Adakah lapisan isyarat dan lapisan tanah ditempatkan atau berkonsentrasi secara alternatif? Sekarang jurutera jelas dapat hasil terbaik berdasarkan hasil simulasi SPI.

Contoh lain: apabila terdapat bekalan kuasa berbilang di atas pesawat tanah, seperti tanah 3.3V, tanah 2.5V, tanah 5V, dll., bagaimana untuk membahaginya? Dalam masa lalu, jurutera hanya boleh bergantung pada pengalaman terbatas, dan mereka hanya boleh mempertimbangkan rasionalitas dari bahagian sempadan. Jika rancangan di kawasan ini tidak masuk akal, konsekuensinya boleh dibayangkan. Saya percaya jurutera mempunyai pengalaman yang mendalam. Namun, kerana lapisan tanah sering berada di lapisan tengah papan PCB, sukar untuk mengubahsuainya untuk menyahpepijat kerana ia tidak boleh didapati secara fizikal sama sekali. Sebenarnya, apabila merancang stratum kuasa berbilang, tidak hanya masalah sempadan antara berbagai kawasan mesti dianggap, tetapi juga masalah penapisan, masalah tanah umum, dan sebagainya. Dengan alat SPI, jurutera boleh dengan mudah melakukan rancangan rasional bagi kawasan bekalan kuasa berbilang. Jika ia tidak masuk akal, isyarat akan distorsikan semasa simulasi, yang tidak mungkin sebelum ini.

When dealing with ground bounce noise and SSO switching noise, everyone knows the severity of this noise (in EDA, this noise is summarized in the scope of PI power integrity analysis), especially high-speed PCB, often encounter unstable working conditions In fact, it is probably caused by switching noise or ground bounce noise. Mesin juga perlu tahu beberapa penyelesaian sederhana. Tetapi apabila dianggap dari sudut pandang kuantitatif, ia sangat rumit. Contohnya: Cara mudah dan berkesan untuk menghapuskan bunyi tukar SSO ialah menambah kondensator penapis antara bekalan kuasa dan tanah. Kaedah biasa adalah untuk menambah beberapa kondensator elektrolitik dari kualiti dan jenis yang berbeza. Mesti mudah bagi jurutera untuk menentukan kuantitatif tekanan maksimum kondensator ini. (Selama ia boleh dihitung mengikut tenaga kerja papan PCB), bagaimana untuk menentukan kuantitatif kapasitas kapasitas ini (nilai kapasitas) sering hanya berdasarkan pengalaman, atau rujuk kepada rancangan sirkuit lain. Kerana ia akan sangat sukar untuk bergantung pada teori untuk dikira. Terutama sekarang litar PCB begitu rumit, ia lebih sukar untuk bergantung pada pengiraan manual. Tempatkan kondensator juga salah satu faktor yang tidak mudah ditentukan. Namun, penempatan kondensator elektrolitik ini dan kesan penapisan yang mereka mainkan akan berkaitan dengan rapat. (Kaedah biasa adalah untuk meletakkannya di masukan kuasa papan PCB).

Now using the APSIM-SPI tool, engineers can easily design and verify the effects of these filter capacitors. Dan menentukan secara efektif kedudukan kondensator ini dan nilai kondensasi mereka. Jangan gunakan kondensator yang berlebihan, dan mesti tiada kondensator yang kurang!

APSIM-SPI juga mempunyai banyak ciri yang berkaitan dengan perubahan isyarat pelik dan desain simulasi. Kami percaya bahawa rancangan papan PCB kelajuan tinggi semasa mesti dilakukan dengan cara bantuan lanjut. SPI menggabungkan pengalaman desain bertahun-tahun dan mengintegrasikan teknik analisis SI dan PI maju untuk secara langsung dan benar-benar simulasi status kerja spesifik papan PCB, yang lebih dekat dengan berdasarkan keputusan ujian sebenar. SPI menyediakan platform penyahpepijatan baru, yang membuat penggantian ke persekitaran simulasi yang telah dirancang berdasarkan pengalaman selama bertahun-tahun. Banyak meningkatkan kadar sukses desain sekali PCB kelajuan tinggi. SPI telah secara perlahan-lahan menjadi alat analisis desain yang paling populer dan diperlukan untuk jurutera desain PCB kelajuan tinggi dalam industri. SPI bekerja dengan alat reka PCB lain dalam industri. Seperti Mentor Graphics, Cadence, PADS, Protel,...