PCB Teknik - MCM yüksek hızlı devre dizaynının sinyal integritet analizi

Abstrakt: Paketleme yoğunluğunun arttığı ve operasyon frekanslarının arttığı ile MCM devre tasarımında sinyal integritet sorunu görmezden gelemez. Bu makale detektör devresini örnek olarak alır. İlk olarak devre dizaynı APD yazılımını kullanarak anlaşıldı ve sonrasında sinyal integritet analiziyle birleştirildi, devre dizaynı yapısı tekrardan ayarlandı. Son Spectra Quest yazılım simülasyonu sonuçları, geliştirilmiş devre diziminin yüksek simülasyon doğruluğunu koruyarken sinyal integritet ihtiyaçlarına uyguladığını gösteriyor.

Anahtar kelimeleri: çoklu- chip komponentleri; yer ve yol; sinyal bütünlük; refleks; gecikme

Tümleşik devre teknolojisinin gelişmesi ile, çoklu çip komponentlerin çalışma hızı yükseliyor ve yüksek hızlı sinyallerin işleme MCM devre tasarımının başarısızlığının anahtarı oldu. Saat sinyalinin yükselmesi veya düşen kısmı çok küçük olduğunda, bu, transmis hattı etkilerini sebep edecek, yani sinyal bütünlük sorunları.

Bu tasarım detektör devrelerini örnek olarak alır ve sinyal integritet analiz araçlarını kullanarak MCM tasarımının metodu üzerinde belirtir. Öncelikle, paketli parçalar kütüphanesini özel devre düzenleme tasarımının ihtiyaçlarını yerine getirmek için genişletin; Sonra APD (Gelişmiş Paket Tasarımcısı) yazılımını devreyi ilk tasarımını tamamlamak için komponent paketleme sembollerini doğrudan aramak için kullanın; Sonunda sinyal bütünlük simülasyon analizi sonuçlarının tekrardan ayarlandıktan sonra, gelişmiş devre tasarımı sinyalin refleksiyonunu azaltır, giriş sinyalinin yaklaşık gecikmesi 0,2'den fazla değil ve elektromagnetik araştırma fenomeni de sinyal bütünlük ihtiyaçlarına uymak için bastırılır.

MCM Yeri ve Yolu Yazılım Gerçekleştirmesi

Yukarıdaki gibi, MCM düzeninin gerçekleştirilmesi devre şematik diagramlarının oluşturulmasını, parçaları kütüphanesinin genişletilmesini ve son düzenlemesini ve veri dosya çıkışını işlemesini ve yönlendirmesini dahil ediyor. APD Tizilimi beş tür içeriyor: Padstack (*.pad), Paket Simbol (*.psm), Mehanik Simbol (*.bsm), Format Simbol (*.osm) ve Form Simbol (*.ssm). MCM Tizilimi tasarımında, Tüm dizilerin doğru Kütüphane Paketi olmalı. MCM tasarım yazılımının in şa edilmiş paket kitaphanesi sık sık özel tasarım ihtiyaçlarını yerine getiremez. Sadece parçalar kütüphanesi genişletildikten sonra, parçaları düzenleme tasarımı ve son süreç dosya çıkışı için doğrudan kullanılabilir. İlk olarak, parça kütüphanesini genişletip devre paketlemek için Padstack Editor yazılımını kullanın ve elektrik bağlantı ağı listesi dosyasını APD yazılımına konsept HDL üzerinden dışarı aktarın ve sonunda devre düzenini tamamlayın. Tüm tasarımda, 16 Padstack ve 81 paket sembolleri tanımlanır, Padstack 251 kere denir ve fonksiyonel birimler 89 kere denir, aralarında 251 komponent paket sembolü pins ve 229 fonksiyonel birim pins paylaşırlar.

Orcad'ın ilk devre tasarımı için kullanıldığı belirli tasarımda, Orcad tarafından üretilen dosya APD yazılımının mcm dosyasına dönüştürülmesi gerektiğini belirtmeli. Ama dönüştürülen mcm dosyasının brd'e benzeri bir problemi olduğu için, Ağ listesi dosyasını dışarı çıkarmak için kullanılır, sonra a ğ kabel topoloji simülasyon için çıkarılır. Simülasyon zamanı azaltmak için, altmodül simülasyon yöntemi kabul edilir.

Simülasyon analizi

IBIS modeli

Spectra Quest diğer devre analiz yazılımıyla aynı. Tam simülasyon sonuçlarını almak için ilk devre komponentleri için doğru elektrik modelleri sağlamalısınız. Spectra Quest yazılımı IBIS modelini kullanır. IBIS (Girdi/Çıkış Buffer Bilgi Belirtisi) modeli I/V ve V/T tabletlerini I/O birimlerinin ve pinlerin özelliklerini tanımlamak için kullanır. V/I kurşuna dayanan hızlı ve doğru bir I/O bufferdir. Modelin yöntemi. Sürücü veya alıcı çıkış impedance, yükselme/düşme zamanı ve giriş yükü gibi parametreleri kaydetmek için standart dosya format ı sağlıyor. Bu parametreler Spectra Quest tarafından okuyuyor. IBIS modeli sinyal integritet analizi için gerekli bilgileri var ve oscilasyon ve karşılaştırma gibi yüksek frekans etkilerinin hesaplaması ve simülasyonu için çok uygun.

Spectra Quest içerisindeki Sigxplorer IBIS modelini kabul edip, kompleks I/O yapısının modellendirmesini tamamlamak için eşsiz bir tasarım modellendirme diline DML çevirir. Ayrıca Sigxplorer'daki Sınır Yöneticisi simülasyonunda kullanılan parametreleri yönetebilir ve onları sonraki yerleştirme ve yolculuk sınırlarına yerleştirebilir.

Refleksyon analizi

Yükselmesi, yayınlama çizgisindeki echo, impedance sonuçlarına neden oluyor. Kaynak ve yük arasındaki impedans eşleşmesi çizginin yanılmasına sebep olacak ve yük voltajın bir parçasını kaynağa geri dönecek. Eğer yük impedance kaynağı impedansından daha az olursa, yansıtılmış voltaj negatif. yani, yansıtılmış voltaj pozitif. İlk durum, çıkış impedansı, transmis çizgi impedansı ve impdans yüklemesi eşittir. Bu zamanlar, yayınlama hatının engellemesi devam ediyor ve hiç bir refleks olmaz. Refleks voltaj sinyalinin amplitüsü kaynak refleksiyon koefitörlü rS ve yük refleksiyon koefitörlü rL tarafından belirlenmiş.

Transfer çizgi refleksiyonu çözmenin anahtarı impedance kontrolü. Etkileyici eşleştirme yayınlama hattı yansımasını engelleyebilir. Dört eşleşen sonlandırma metodları var: paralel sonlandırma, Thevenin ekvivalent paralel sonlandırma, AC sonlandırma ve seri sonlandırma. Burada, Tevenin ekvivalent paralel sonlandırma yöntemi detektör devresinin girişi engellemesini kontrol etmek için kullanılır, sonra devre topoloji çıkarılır, ve devreyi daha önce ve eşleştirme sonuçlarından sonra devreyi iletişim özellikleri simüle edilir.

Bitmeden önce dalga formu yükselen kenarında bozuldu. Bu yanlış işleme sebebi kolay. Eşleştirme sonuçları sinyalin bozukluğunu etkili olarak siler, monotonik çok iyidir, orijinal sinyal yükselen kenarda çıkarılır ve seviye değiştirmesi önceden girer, bu sinyalin sürekli durumunu arttırır ve sinyalin yükselen kenarı relatively stabil. Yüksek seviyedeki tutuklama fırsatında bir aşağılık var olsa da sinyal onaylama etkisi yok ve sinyal kalitesi ideal. Ayrıca, sinyal yayınlama hatının uzunluğu da yansıma üzerinde belli etkisi var. Simülasyon, transmisyon çizgisinin uzun olduğunda tahmin edilen reflectyon fenomeni ortaya çıktı. İletim çizgisinin kısa olduğunda, simulasyon dalga formu ve analiz sonuçları iyi anlaşmalardı. Bu yüzden, yönlendirme uzunluğu farklı ve işleme yöntemi farklı olmalı. Genelde konuşurken, eğer izler uzunluğu 2 santimden az olsa, LC devre olarak tedavi edilir; Eğer 8 santimden daha büyük olursa, dağıtılmış bir parametre yayım hattı devre olarak tedavi edilir.

Geç analizi

Sistemin operasyon frekansiyonu arttırırken, sinyal yükseldiğinde ya da düşen kenarı çok hızlı olduğunda, havalandırma gecikmesi artık görmezden gelemez. Sinyalin kurulması ve tutuklaması için önemli bir rol oynuyor ve sistemin zamanını bile etkileyebilir ve yanlış işleme sebebi olabilir, bu yüzden düşünülmeli. MCM'nin yüksek hızlı devre tasarımı hafıza çipinin fazla değişikliğinin çok büyük olmasını istiyor. Bu yüzden sürücü sonundan alınan sonuna kadar sürücü gecikme yaklaşık eşit olmalı. Sinyal çizginin uzunluğu transmis kalitesine büyük bir etkisi var ve sinyali transmis sürecinde bozulmasına neden olabilir. Sinyal aktarma kalitesi çizgi uzunluğu arttığında daha kötüleşecek. Çok uzun sinyal çizgileri için kaynak ya da terminal eşleştirme yöntemi iletme kalitesini geliştirmek için kullanılmalı. Sinyal bütünlük simülasyon araçlarını kullanarak sürücü sonundan her çip'e kadar gecikmesini kolayca simüle edebilirsiniz, sonra planı ayarlayıp simülasyon sonuçlarına göre önceden belirlenmiş ihtiyaçları yerine getirmek için simülasyon sonuçlarına göre yönlendirebilirsiniz.

Dedektörün her sinyali mümkün olduğunca aynı nakliye gecikmesini korumalıdır. Bu, sürücü mümkün olduğunca uzunluğa uyumlu olması gerektiği. Küçük farklılıklar için, simulasyon sonuçlarına göre dizilim genişletilebilir veya kısayılabilir. Dönüştürme tamamlandıktan sonra, girdi sinyalinin yayılma gecikmesini simüle etmek için Spectra Quest yazılımını kullanın. Özellikle parametreler 2. tablo içinde gösterilir. Görünüşe göre, relativ gecikme 0,2'nin üstünde olmaz ve simulasyon sonuçları ideal.

EMI analizi

Hem EMI (elektromagnyetik araştırmaları) de hızlı devre tasarımının önemli bir açıdır.

Elektromagnetik araştırmaları elektromagnet radyasyonu ve elektromagnet radyasyonu duyarlığı dahil ediyor. Çok yüksek operasyon frekansı, çok hızlı sinyal değişiklikleri, ya da mantıksız düzenleme ve düzenleme tüm elektromagnetik araştırma etkilerini neden edebilir. EMI simülasyonları dedektör devrelerinde daha önce ve sonrasında terminal eşleştirme stratejisini değiştirerek yapıldı. Sinyal tarafından oluşturduğu ses 0'den 2GHz'e kadar devam ediyor, geniş bir menzil ve her frekans radyasyon şiddeti aynı değil. Bazı frekansların radyasyon şiddetinin s ınırı aştığı yani bu frekanslardaki sinyalin elektromagnet etkilemesi sistemin savunması yeteneğini aştırdı, radyasyon seviyesini azaltmak için ölçüler alınmalıdır. Önümüzdeki metodlara göre impedans kontrolünü gerçekleştirin ve düzenleme uzunluğunu azaltın. Limanın aştığı frekans dalgası yatay çizginin altında düşüldüğünü görülebilir ve her frekans noktasının radyasyon şiddeti azaltıldı ve tüm radyasyon şiddeti azaltıldı. Bu sinyal transmisi için, dönüştürme uzunluğunu değiştirmek ve uygun bir sonlandırma ağını eklemek için sadece sinyalin transmisi özelliklerini geliştirmek değil de elektromagnetik radyasyon intensitesini azaltır ve sinyalin kalitesini geliştirir.

İşaretler dahil

Yüksek hızlı devreleri tasarladığında, ilk önce sistem fonksiyonlarını belirlemek için sinyal integriteti ve EMI simülasyonu analizi yapmak için doğru cihaz modellerini kullanın, sonra da eğlenceli bir sürücü sonuçları ulaşana kadar sürücü a ğını geliştirmek için simülasyon edin. Bu tasarım genellikle MCM yerleştirme, sıkıştırma ve EMI sorunlarını ve MCM düzenleme teknolojisine dayanan zaman alanında ve frekans alanında yönlendirme ve analiz eder. Dedektif paketleme örnekleri ile birlikte dedektif tasarım teknolojisine dayanarak iyi sonuçları başardı.