PCB Teknik - PCB simülasyonu tasarımı ve sinyal integritesi PCB sisteminde

A, PCB simülasyonu ve DDR3 hafıza tasarımı

Bugünkü bilgisayar sistemi DDR3 hafıza teknolojisi geniş olarak kullanıldı ve veri transmisi hızı tekrar terfi edildi ve şimdi 1866Mbps kadar yüksek.

Bu tür yüksek hızlı otobüsün durumu altında, veri gönderme kalitesinin güveniliğini sağlamak ve paralel otobüsün zamanlama ihtiyaçlarını yerine getirmek için tasarım ve uygulama için büyük bir zorluk oluşturuyor.

Bu makale, çoğunlukla Cadence'in zamanlı domena analiz aracı kullanır, DDR3 tasarımını sayısal olarak analiz etmek için, DDR3 zamanlı analizinin sinyal integritesini etkileyen ana faktörleri tanıtır ve sonuçların analizi ile tasarımı geliştirir ve iyileştirir sinyal kalitesini geliştirmek için sonuçların analizi üzerinde. Güveniliği ve güvenliği çok daha iyi geliştirildi.

DDR3 DDR3 hafızasına 2 giriş DDR2 hafızasına benziyor. İkisi de 2 kontrolör ve hafıza parçaları dahil. Bunların hepsi kaynak sinkron zamanlama kullanıyor, yani seçilen sinyal (saat) ayrı bir saat kaynağı tarafından gönderilmez, ama sürücü çipi tarafından.

1866MBPS'a kadar DR2'den daha yüksek bir veri aktarım hızı var; DDR3 aynı zamanda 8 bitlik önceki teknoloji kullanır, bu da depo bandı genişliğini önemli olarak arttırır ve çalışma voltajı 1,5V'dir, aynı frekanslarda enerji tüketimini azaltır. DDR3 arayüz tasarımı başarmak zor. Eşcinsel bir uçak topoloji kullanır ve aygıtların iç offset zamanını ve diğer etkili ölçüleri kontrol etmek için "write equalization" teknolojisini kullanır.

Dizin uygulamasını ve sinyal bütünlüğünü sağlamak için bir rol oynuyor olsa da, yüksek frekans ve bandwidth ulaşan depo sistemi dahil değil. Bu yüzden, tasarım uygulaması ve sinyal kalitesini sağlamak için simülasyon analizi gerekli.

3 Simülasyon analizi DDR3 simülasyon analizi projeyle birlikte açıklamak için: PowerPC 64-bit ikiye çekirdek CPU modülünü seç, bu modül Micron'in MT41J256M16HA-125IT hafıza için kullanır.

P5020 işlemcisini analiz ederek, modül 1333MT/s ve 666MHz analog frekansıyla an ımsal otobüs veri gönderme hızı ile ayarlanır.

3.1 Analiz etmeden önce simülasyon öncesi hazırlığı, laminatlı yapısını doğrulamak için DDR3'nin impedansına dayanarak PCB üreticisi ile iletişim kurmak gerekiyor. Yüksek hızlı iletişimde yayın hatının performansını sağlamak için anahtar sürekli özellikler impedansı. Yüksek hızlı PCB sinyal çizgisinin imfaz kontrolünü belli bir menzilde belirleyin, böylece basılı devre tahtası "kontrol edilebilir impedans tahtası" olarak analog analojinin temeli olabilir.

DDR3 otobüsünün tek çizgi impedance 50Ω ve farklı linear impedance 100 Ω. Analiz aygıtının pasif aygıt tahsis modelini de dahil analiz ağ terminalinin voltaj değerini ayarlayın, aygıt türü özelliklerini belirleyin ve aygıt pin özelliklerini (girdi ve çıkış, güç temizlemesi, etc.).

İkinci olarak, PCB yüksek hızlı sistemdeki sinyal integritesini çabuk çözün

PCB yüksek hızlı sistemlerinde sinyal integritet sorunlarını çabuk çözer. Veri oranlarının yükselmesiyle, sinyal integritet sorunları tasarım mühendislerinin düşünüldüğü en kritik faktörü oldu. Bu veri oranlarının yüksek bandwidth rotörleri/değiştirmeleri gibi kullanılan mobil cihazlar ve tüketiciler gösterisi ürünlerinde görülebilir. Jitter (gürültü) tasarımdaki sinyal bütünlüğünün seviyesini azaltmanın ana sebebi. Düzenleme kullanılması, impedance eşleşmesi ve daha pahalı maddeler kullanarak sinyal integritet geliştirme teknolojisini sağlamak için, tasarımcılar sadece dizayna eşittirenler gibi bir dövme alıcını da ekleyebilirler.

Bu şekilde tasarımcılar sistemin temel tasarımına odaklanmak zorunda değildir. Sinyal dönüşü sık sık geçmişte basit bir konsept olarak kabul edildi, ve video sinyalleri, sesli sinyalleri veya veri sinyalleri sürüşünün görüntüsünden ayrı olmadı. Bu yüzden, geçmişte sinyal düzenlemeyi önemsiyordu. Ama şimdi durum tamamen değişti. Video sinyal nakliye hızı kanalı başına 3.3Gbps'e ulaştı ve veri sinyali kanalı başına 5Gbps'e uzaktı.

PCI Express, XAUI, SATA, TMDS ve Display Port gibi yüksek hızlı seri standartları tasarım ekipleri ve mühendislere sadece sinyal integritet sorunlarını düşünmek için gerek değil, sistem performansını ve güveniliğini nasıl etkileyeceğini ve nasıl derin bir anlama almak için gerek. Bu bilgiyi yönetmek için mühendisler sistemdeki sinyal büyüklüğüne etkileyen faktörleri ilk olarak anlamalıdır. Sistemdeki sinyal bütünlüğünün kaybı sinyal çöplüğünü artırarak izlenebilir. Sistemin toplam dağıtımı genellikle iki çeşit dövüştür, yani rastgele dövüştürme ve deterministik dövüştür. Random jitter sonsuz ve basitçe Gaussian dağıtımına itaat eder, deterministik jitter sonsuz ve tahmin edilebilir.

Sistemlerin %90'inde, deterministik çözüm, tasarım mühendislerinin çözmesi gereken en en önemli sinyal integritet sorunudur. Değerlendirici çöplük kodu araştırmaları (ISI), görev döngüsü bozulmaları ve periyodik çöplükler içeriyor. Bu da bandwidth sınırlığı sorunları, saat döngüsü asymmetrisi ve karşılaştırma veya EMI sorunları yüzünden neden oluyor.

Konektörler, PCB sürücüsü, uzun kablolar ve diğer pasif komponentler, sürücüğünde yerleştirilen en önemli kaynaklardır. Sinyal frekansiyonu daha yüksek, daha büyük değerlendirme, bu yüzden belirtilen veri akışındaki güç seviyesi eşleşmez ve bu güç seviyesi eşleşmesinin sonucu ISI'nin sinyalinde olacak.

ISI sinyal integritesini azaltır, bu alıcının sonunda sinyalden gerçek verileri doğrudan çıkarmasını engellemesi için yeterli. Elektrik seviyesinin uygulanması sebebi tasarım mühendisi tasarımın veri iletişimini garanti edemez. Veriler sürekli değiştirilebilir (0-1-0-1-0-1, etc.) veya sabit (1-1-1-1-1-1-1-1, etc.). Elbette, yukarıdaki 6 değiştirme bitlerin görev boş ilişkisi 6 kere görev ilişkisi 6"1" sürekli veri akışının değerindedir. Görevsizlik oranı 6 kat daha küçük olduğundan beri sinyal frekansı 6 kat daha yüksektir.

Eğer veri akışı bu iki türü içerse, alıcı sinyali çok farklı enerji seviyeleri olacak, çünkü frekans yüksekliğinde, daha büyük enerji seviyeleri olacak.

En hızlı sinyal standartlarının uygulanmadığı güç sorunu çözün, değişiklik olmayan sürekli bitlerin sayısını, 8B/10B kodlaması gibi küçük olması gerektiğini belirtir. Bu kodlama tasarımı veri akışının 4 bitden fazla olmasını sağlar.

Ancak, alıcı sinyalinin yüksek güç parçasını dört katlaması hala mümkün. ISI'yi azaltmak için güç seviyesinin uyumsuzluğunu ödemek için PCB tasarımcıları eşittirme ya da önemsiz teknikleri kullanabilir.

PCB eşittirme teknolojisi tüm yüksek hızlı bitlerin gücünü arttıracak, bu yüzden alınan sinyallerin yüksek hızlı ve düşük hızlı bitlerde aynı güç seviyesi vardır, bu yüzden güç seviyesinin uyumluluğunu azaltmak için. Düzeltme dengesinin tersi, ama amacı aynıdır: güç seviyesini azaltmak uygun. Bu, düşük hızlı bitin gücünü azaltmak için yapılır. Bu, yüksek hızlı bitin gücünü arttıracak.