Технология PCB - анализ полноты сигнала при проектировании высокоскоростной схемы MCM

Резюме: с увеличением плотности упаковки и частоты работы, the signal integrity problem in MCM circuit design cannot be ignored. Пример схемы детектора. фёрст, the схема Проект схемы реализован с помощью программного обеспечения APD, анализ полноты сигнала связи, трек схема structure is repeatedly adjusted. The final Spectra Quest software simulation results show that the improved circuit схема выполнение требований целостности сигнала при сохранении высокой точности моделирования.

Keywords: multi-chip components; place and route; signal integrity; reflection; delay

по мере развития технологии интегральных схем возрастает скорость работы многокомпонентных компонентов, и обработка высокоскоростных сигналов стала ключом к успешному проектированию схемы MCM. В то время, когда сигнал колокола поднимается или опускается по течению чрезвычайных часов, возникает эффект линии передачи, то есть проблема целостности сигнала.

Данный дизайн, как пример схемы детектора, and elaborates on the method of MCM макет using signal integrity analysis tools. фёрст, expand the packaged parts library to meet the needs of specific circuit схема design; then use APD (Advanced Package Designer) software to directly call the component packaging symbols to complete the preliminary схема проектирование схем; итоговая комбинация, Результаты имитационного анализа полноты сигналов многократно корректируются с задержкой и электромагнитной совместимостью, усовершенствованная цепь схема reduces the reflection of the signal, относительная задержка входного сигнала не более 0.2ns, одновременно подавлять электромагнитные помехи и удовлетворять требованиям целостности сигнала.

разработка программного обеспечения для мест и маршрутов MCM

Как отмечалось выше, реализация схемы MCM включает в себя формирование схемы схемы схемы, расширение базы деталей и завершение окончательного макета и проводки, а также обработку файлов данных. схема APD состоит из пяти типов: стека компилятора (*.Pad), символ упаковки (*.Psm), механический символ (*.Bsm), символ формата (*.Osm) и символ формы (*.Ssm). при проектировании схемы MCM все раскладки должны иметь правильные пакеты. библиотека пакетов, встроенная в программное обеспечение MCM, часто не удовлетворяет конкретным проектным требованиям. деталь может быть непосредственно использована при проектировании компоновки и выходе из технологической документации только после того, как будет развернуто хранилище деталей. Сначала используйте программное обеспечение Padtack Editor, чтобы развернуть склад деталей, затем запечатать схему и экспортировать файл сетевого списка электрических соединений в программное обеспечение APD через Concept HDL, чтобы завершить компоновку схемы. в рамках всего проекта было определено 16 стеков сварных плит и 81 символ упаковки, стек сварных плит вызывался 251 раз, функциональные ячейки вызывались 89 раз, в том числе 251 штырь и 229 наборов функциональных элементов.

Следует отметить, что в конкретном случае использования Orcad для предварительного проектирования схемы необходимо преобразовать файлы Orcad в файлы mcm для программного обеспечения APD. Однако, поскольку после преобразования файл mcm имеет проблемы, аналогичные brd, используется концепция HDL для экспорта файлов списка сетей, а затем экстрагирования сетевой кабельной топологии для моделирования. для сокращения времени имитации используется субмодульный метод моделирования.

имитационный анализ

модель IBIS

Программа Spectra Quest идентична программному обеспечению для анализа других схем. для получения точных результатов моделирования необходимо прежде всего предоставить точные электрические модели элементам цепи. Программа Spectra Quest использует модель IBIS. модель IBIS (информационная инструкция по входной / выходной буферной зоне) использует таблицы I / V и V / T для описания характеристик элементов и меток ввода / вывода. Это быстродействующая и точная буферная зона I / O, основанная на кривой V / I. метод модели. Он обеспечивает стандартный формат файлов для регистрации таких параметров, как выходной импеданс привода или приемника, время подъема / снижения и входная нагрузка. Эти параметры прочитаны Spectra Quest. модель IBIS содержит информацию, необходимую для анализа целостности сигнала, и вполне пригодна для вычисления и моделирования высокочастотных эффектов, таких, как колебания и параллельные помехи.

в рамках программы Spectra Quest Sigxplorer принимает модель IBIS, а затем преобразует ее в уникальный язык дизайна DML, чтобы завершить построение сложной структуры I / O. Кроме того, управление ограничениями в Sigxplorer может управлять параметрами, используемыми в моделировании, и внедрять их в последующую раскладку и связывание проводов.

Reflection analysis

отражение, то есть линия передачи эхо, вызвано разрывом импедансов. импедансное рассогласование между питанием и нагрузкой вызовет отражение в цепи, нагрузка будет отражать часть напряжения обратно в питание. если сопротивление нагрузки меньше сопротивления источника, то напряжение отражения является отрицательным; Иначе рефлекторное напряжение будет положительным. В идеальном случае выходное сопротивление, передаточное сопротивление и сопротивление нагрузки равны. в это время сопротивление линии передачи является непрерывным и не имеет отражения. амплитуда сигнала отражательного напряжения определяется коэффициентом отражения от источника rS и коэффициентом отражения нагрузки rL.

ключ к решению проблемы отражения линии передачи - контроль импеданса. совпадение импедансов может подавлять отражение линии передачи. Существуют четыре способа стыкового соединения: параллельное соединение, эквивалентное параллельное соединение в девинане, соединение в конце переменного тока и последовательное соединение. в данной статье используется эквивалентный метод параллельного соединения с Дэвидом наном для управления входным импедансом цепи детектора, извлечения топологии цепи, соответственно, моделирования характеристик передачи схемы до и после согласования.

Перед окончанием волны происходят искажения вдоль подъема, что легко приводит к неправильной операции. согласующий конец эффективно устраняет искажение сигнала, монотонность хорошая, оригинальный сигнал тянется вверх, уровень переключается на более ранний вход, увеличивает время стационарного состояния сигнала и поднимается по относительной стабильности. Хотя на этапе высшего обслуживания есть сверхмодуляция, но не влияет на подтверждение сигнала, качество сигнала идеально. Кроме того, длина линии передачи сигнала влияет на отражение. моделирование обнаруживает, что, когда линия передачи длинная, будет наблюдаться ожидаемое отражение; Когда линия передачи коротка, имитация формы волн лучше подходит к результатам анализа. Таким образом, длина проводов различна, и их следует обрабатывать по - разному. как правило, если Длина дорожки составляет менее 2 дюймов, то она рассматривается как цепь с общим параметром лк; если более 8 дюймов, то считается контуром линии передачи с распределенными параметрами.

замедленный анализ

с увеличением частоты работы системы, when the signal rising or falling edge is very steep, задержка монтажа больше не может быть проигнорирована. It plays a vital role in the establishment and maintenance of the signal, даже может повлиять на время работы системы, Поэтому необходимо учитывать. The MCM high-speed circuit design requires that the phase deviation of the memory chip cannot be too large, поэтому задержка монтажа проводов с начала привода до конца приемки должна быть примерно одинаковой. длина линии сигнала сильно влияет на качество передачи, и может привести к искажению сигнала в процессе передачи. The signal transmission quality becomes worse as the line length increases. сигнальная линия слишком длинная, the source or terminal matching method should be used to improve the transmission quality. использовать имитатор целостности сигнала, Вы можете легко имитировать задержку с привода на каждый чип, последующее регулирование схема and routing according to the simulation results to meet the predetermined requirements.

каждый сигнал детектора должен, насколько это возможно, сохранять одну и ту же задержку передачи, что требует как можно более равномерной длины соединения. В случае незначительных расхождений подключение может быть увеличено или сокращено по результатам моделирования. После завершения подключения произошла задержка передачи сигналов, смоделированных с помощью программного обеспечения Spectra Quest. Конкретные параметры показаны в таблице 2. можно заметить, что относительная задержка не превышает 0.2нс, имитация результатов идеальна.

анализ электромагнитных помех

Кроме того, EMI (электромагнитные помехи) является важным аспектом проектирования высокоскоростных схем.

электромагнитные помехи включают избыточное электромагнитное излучение и чувствительность к электромагнитному излучению. слишком высокая рабочая частота, слишком быстрые изменения сигналов или нерациональная схема и проводка могут приводить к электромагнитному интерференционному эффекту. изменив тактику монтажа, EMI имитирует фазы детектора до и после согласования терминала. шум, генерируемый сигналом, длится от 0 до 2GHz, имеет широкий диапазон, и интенсивность излучения на каждой частоте неодинакова. следует принять меры по снижению уровня радиации на некоторых частотах, превышающих предельный уровень, т.е. В соответствии с этим методом осуществляется импедансное управление и сводится к минимуму длину электропроводки. Как видно, частотные волны, превышающие предельные значения, упали ниже уровня, интенсивность излучения в каждой точке частот снизилась, а общая интенсивность излучения снизилась. Это указывает на то, что для передачи сигналов изменение длины проводов и добавление подходящих согласующих терминальных сетей может не только улучшить характеристики передачи сигнала, но и снизить интенсивность электромагнитного излучения и повысить качество сигнала.

Заключительные замечания

When designing high-speed circuits, first use accurate device models to perform signal integrity and EMI simulation analysis of system functions to determine the схема выездная гонка, and then simulate to improve the wiring network until a satisfactory wiring result is obtained. основной аналоговый и аналитический рефлекс, временная и частотная задержка и проблема EMI схема техника проектирования, combined with the detector packaging examples, добиться хороших результатов.