Công nghệ PCB - Nghiên cứu về mô phỏng PCB Thiết kế và phân tích Ký hiệu

Hiện tại, là related Languageignal integrity (SI) engineering and research at home and abroad is still an immature subject, và cách thức phân tích của nó chưa được hoàn thiện tốt, và nó vẫn đang ở trong giai đoạn khai thác liên tục. Vào trong Thiết kế PCB phương pháp dựa trên phân tích máy tính tính tính độ chính xác, Phần quan trọng nhất là thiết lập Bảng PCB-mô hình toàn vẹn tín hiệu, mà là sự khác biệt chính với phương pháp thiết kế truyền thống. Sự chính xác của mô hình SI sẽ quyết định sự chính xác của thiết kế., và khả năng xây dựng của mô hình SI quyết định khả năng thực hiện phương pháp thiết kế này.

Vấn đề kỹ thuật số cao tốc thiết kế mạch are prominently reflected in the following types: (1) The increase in operating frequency and the reduction of signal rise/fall time will reduce the timing margin of the design system and even cause timing problems; (2) Transmission line effects The resulting signal oscillation, việc bắn quá đà và hạ cánh sẽ là mối đe dọa lớn với độ khoan dung lỗi., noise tolerance and monotonicity of the designed system; (3) After the signal edge time drops to 1 ns, Sự liên kết giữa các tín hiệu trở nên rất nghiêm trọng.. An important problem; (4) When the time of the signal edge is close to 0.5n, the stability problem of the power system and the electromagnetic interference (EMI) problem also become very prominent.

Trong một hệ thống tốc độ cao, liệu sự kết nối tín hiệu của hệ thống có thể được xử lý tốt hay không và vấn đề về sự bảo mật tín hiệu có thể giải quyết được là chìa khóa cho sự thành công của thiết kế hệ thống. Đồng thời, sự toàn vẹn tín hiệu cũng là cơ sở và điều kiện tiên quyết để giải quyết vấn đề toàn năng, sự tương thích điện từ và nhiễu điện từ.

Hiệu ứng tần số cao và lý thuyết đường truyền

Hiệu ứng tần suất cao

Trong trường hợp tác động da tần số cao, sóng điện từ sẽ bị suy giảm nhanh chóng khi đi vào một nhạc trưởng giỏi. Thậm chí với khoảng cách nhỏ hơn một bước sóng trong một người điều khiển tốt, làn điện từ đã bị suy giảm đáng kể, nên các trường điện từ tần số cao chỉ có thể tồn tại trên một bề mặt của một vật dẫn tốt. Trong lớp mỏng, hiện tượng này được gọi là tác dụng da. Độ sâu của sức ép của trường sóng điện từ tới 1/e của bề mặt là độ sâu da

Công thức phân dạng (1) giải thích: sự dẫn truyền điện càng lớn, dẫn điện càng tốt, tần số làm việc càng cao, độ sâu da càng nhỏ, sức mạnh ở tần số cao càng lớn hơn kháng cự ở tần số thấp hay DC. Khi hiệu ứng gần này nằm trong sự can thiệp điện từ lẫn nhau giữa các dẫn dẫn điện có dòng, sự phân chia hiện thời của mỗi vật điều khiển hiện thời khác với một vật dẫn cầm dòng riêng. Khi có hai dẫn điện kế tiếp theo hướng ngược nhau, mật độ hiện tại lớn nhất ở các điểm gần nhất trên hai mặt gần nhau. khi hai dẫn dẫn điện hiện thời giống nhau, mật độ hiện tại của hai bên ngoài là nhỏ nhất. Chung chung, hiệu ứng gần đó tăng độ kháng cự tương đương và giảm độ tự nhiên.

Truyền thuyết dòng

Một đường truyền liên tục là một vật dẫn đường, một vật chứa, hay một hệ thống dẫn đường bao gồm đó, điều khiển tín hiệu phát từ trường theo một hướng nhất định. Đường truyền thông thường được thảo luận đề cập tới đường truyền vi sóng, và giả thuyết của nó là bộ lý thuyết đường dài. Khi kích thước hình thể của đường truyền tương đương với chiều sóng điện từ, thì phải cân nhắc các tham số phân phối (hay các tham số ký sinh) của đường truyền. Trong thiết kế mạch tần số cao tốc, thiết kế mô phỏng mạch tốc độ cao, nhiều hiện tượng điện từ phải được giải thích bằng lý thuyết đường truyền. Truyền thuyết là cơ sở để nghiên cứu các mạch điện tử (hay tần số radio) với tốc độ cao.

Giả thuyết đường truyền cơ bản Khi tốc độ hay tần số tín hiệu phát đạt tới một mức nhất định, phải cân nhắc các tham số phân phối trên kênh tín hiệu truyền. Ví dụ bằng đường dây song song song song song song song, tác dụng da trên chúng làm tăng cản kéo theo chiều dài. Khi nó đạt tới tần số radio, trường từ xung quanh song song mạch rất mạnh, và tính tự nhiên ký sinh của nó phải được cân nhắc, và trường điện giữa các đường song song phải tương đương với tụ điện. Đồng thời, hiện tượng rò rỉ giữa các dây phải được xem xét khi tần số cao. Vậy là vòng xoay tương đương của đường truyền dài đơn vị có thể gồm các thành phần R, L, G, C 4, như được hiển thị trong hình số 1.

Hình ảnh 1 Hệ thống tương đương của đường truyền dài đơn vị

Theo luật của Kirchmhoff226; 128;

Do đó, giải pháp chung của đường truyền có thể được ghi là

Trong công thức: V+, V, I+, l- là độ khuếch đại của dây điện áp và sóng hiện tại, v. d. và l. đại diện đường truyền của sóng đại sự kiện (+Z) và sóng phản xạ (-Z). Nó được định nghĩa là hằng số hạt C.

Trong công thức: A là một hằng số suy giảm; B là hằng số giai đoạn. Điện thế và dòng điện tại một điểm trên đường truyền là kết cấu của sóng sự cố và sóng phản chiếu. Điện thế và dòng điện tại bất cứ điểm nào trên trục Z được biểu hiện như

Các công thức bên trên cho thấy rằng dòng điện và sóng điện được truyền trên đường truyền là các chức năng của thời gian và khoảng cách truyền tín hiệu.

Giả thuyết đường truyền

Các đường dây truyền nhiễm hoà nhập bao gồm những đường dây Vi-rút, dây dải, các đường dây kết nối và các dây tần sóng trực thăng. Vi khuẩn hiện là dòng truyền liên kết viễn cảnh được sử dụng phổ biến nhất trong các mạch tổng hợp lai vi sóng và vi sóng độc nguyên thủy. Nó có thể được dùng để sản xuất biểu đồ, và dễ dàng được hòa nhập với các mạch vi sóng thụ động và các thiết bị vi sóng hoạt động để nhận ra sự hoà nhập các thành phần và hệ thống vi sóng. Đường tín hiệu của đường ống vi dải nằm trên lớp ngoài, và lớp đất nằm ở phía bên kia đường tín hiệu, rất dễ kiểm tra.

The dải, also known as the three-plate line, is composed of two recurulary cross-section trưởng dải, and a similar middle or air is filned between the ground plates. Đường dẫn tín hiệu của thanh gươm được bao phủ giữa hai lớp năng lượng. Trên lý thuyết, nó có thể truyền tín hiệu tốt nhất vì nó được che chắn bởi lớp sức mạnh ở cả hai mặt. Nhưng nó giấu đường dây tín hiệu bên trong và không có lợi cho việc kiểm tra.

Thuyết toàn vẹn tín hiệu

Độ chính xác tín hiệu (SI) chủ yếu nghiên cứu vấn đề chất lượng và thời gian sau khi tín hiệu được truyền dọc theo dây. Thông thường, các vấn đề về độ trung của tín hiệu cần giải quyết gồm: 2) nói chuyện chéo, gây ra bởi việc nối các tín hiệu liền kề, (3) bắn quá và hạ cánh; (4) rung chuông, hiệu suất Để tín hiệu dao động liên tục, nó có thể bị chặn lại bằng sự chấm dứt thích đáng; (5) Máy bay trên mặt đất gây nhiễu nảy động và nhiễu chuyển động, với những thiết bị tốc độ cao, một số lượng lớn tín hiệu xe truyền dữ liệu sẽ nhanh chóng bật lại, và sự thay đổi hiện thời qua đường bộ dẫn đến một máy bay mặt đất không lý tưởng. ('6) Buôn bán điện. Đối với các mạch tốc cao, điều khiển cản trở của máy bay cung cấp năng lượng và mặt đất là chìa khóa để thiết kế hệ thống. Vấn đề thời gian. Với thiết kế tốc độ cao, khoảng thời gian truyền tín hiệu, sự lệch đồng hồ và động cơ đủ để hệ thống không thể đánh giá đúng dữ liệu. (8) Vấn đề của EME gồm bức xạ điện từ và miễn dịch. Giải quyết vấn đề của EMS trong thiết kế PCB là mối liên kết quan trọng nhất trong việc kiểm soát hệ thống EME, và giá trị là thấp nhất.

Mô phỏng mẫu và phương pháp mẫu

Mô hình mô phỏng SPICE và phương pháp tạo mẫu

Mô hình mô phỏng SPICE (mô hình mô phỏng chương trình mô phỏng với tỉ lệ nhấn chuột) là một chương trình phân tích toàn cầu có thể phân tích và mô phỏng các đặc tính khác nhau trong các trường hợp thông thường.

Chương trình SPICE có thể thay thế các chức năng của cả một phòng thí nghiệm điện tử như bánh mì và bỏng ngô. The SPICE có một chương trình thiết bị khổng lồ, gồm cả: 1) mô hình thiết bị cảm động, như các đối tượng, tụ điện, dẫn đầu, đường truyền, v. (2) Mẫu thiết bị bán dấu, như Diodes, transistors, Junction field effect transistors, and MOS fields. ống kết quả, v.v. Một số nguồn điện khác nhau, bao gồm các nguồn điều khiển tuyến tính và không tuyến khác, như năng lượng độc lập, nguồn điện, nguồn điện điều khiển, nguồn điện, v.v. (4) Giao diện hoán đổi A/D, D/A bao giờ và thư viện thiết bị điện tử.

Mô hình mẫu SPICE thường dùng hai loại thiết bị, một loại riêng biệt và một loại là chip. Theo dạng thiết bị, hai phương pháp tạo mẫu mạch được sử dụng.

Mô hình thiết bị cơ bản. Ví dụ: các kháng cự, tụ điện, dẫn đầu, bộ ba thường, v.v. đây là những đơn vị cơ bản nhất tạo ra một mạch điện. Phương pháp vật lý thường được dùng để mô hình, tức là mô hình của thiết bị được thiết lập bằng phương trình miêu tả các tính chất vật lý của thiết bị như điểm khởi đầu. Mẫu của cùng một thiết bị với tần số điều hành khác nhau.

Người mẫu thiết bị phụ sản Chip. Những con chíp thường được cấu thành một số thành phần cơ bản, và mỗi thành phần cơ bản và mối liên hệ của nó được tạo thành tiểu mạch dưới dạng mạng, được gọi bởi các mạch khác để tạo thành mô hình tiểu mạch con chip. Bình thường dùng phương pháp hộp đen (Blackbox) để mô hình, tức là, thiết bị được coi là hộp đen, tập trung vào các đặc điểm hoạt động của cổng, và dùng nó để tạo mô hình mô hình.

Mẫu mô phỏng IBES và cấu trúc mô hình

Mẫu mô phỏng phỏng IBES (thông tin bộ đệm nhập/xuất) thông tin về bộ đệm nhập/ xuất, là thông tin mẫu chuẩn của một thành phần. Phương pháp cấu trúc IBES là một phương pháp để mô tả nhanh và chính xác các bộ đệm I/O dựa trên đường cong V/I. Nó là một tiêu chuẩn quốc tế phản ánh các đặc điểm điện của việc lái và nhận con chip. Nó cung cấp một định dạng tập tin tiêu chuẩn để ghi lại như các đĩa. Các Tham số như cản trở xuất, thời gian tăng lên và rơi và lượng xuất rất phù hợp để tính và mô phỏng các hiệu ứng tần số cao như rung và liên tục.

Mẫu cấu trúc mô hình IBES là một mẫu được dùng để miêu tả các đặc trưng của thông tin bộ đệm I/O. Mô tả hành vi của cửa ra và cổng nhập có thể phân hủy thành một loạt các mô- đun chức năng đơn giản, và một mô hình cả hệ thống IBES có thể được xác định từ các mô-đun chức năng đơn giản này. Tức là các yếu tố cơ bản của một bộ đệm, bao gồm các tham số ký sinh (nhập, xuất hay kích hoạt thiết bị cuối) được mang bởi gói hàng, khả năng ký sinh của tấm silicon, mạch bảo vệ điện hay nhúng đất, ngưỡng cửa và mạch kích hoạt, mạch kéo và kéo xuống, v.v.

PCB simulation examples and results analysis

Định vị các tham số liên quan đến mô phỏng Bảng điều khiển

There are two types of mạch inbảng Mô phỏng: mô phỏng đường và bảng Trình Mô phỏng cấp. Trình mô phỏng đường nét có thể giúp nhà thiết kế điều chỉnh thiết kế, thiết kế mạng đồng hồ hệ thống và xác định chiến lược kết thúc của các đường dây chủ chốt trước giao tuyến theo yêu cầu về tính to àn vẹn tín hiệu và thời gian trong thời gian thiết kế, theo dõi thiết kế trong suốt quá trình lộ trình, và phản hồi lộ trình diễn tập bất cứ lúc nào.. Mô phỏng trên tàu thường được thực hiện sau khi Thiết kế PCB đã hoàn thành. Sự ảnh hưởng của những yếu tố này đến SI và tác động lẫn nhau của những yếu tố như điện tử, EMC, Khả năng nhiệt độ và khả năng cơ khí có thể được cân nhắc, để thực hiện kết quả phân tích và kiểm tra hệ thống thật. Khi thực hiện mô phỏng, lần đầu nạp mẫu mô phỏng của thành phần, và sau đó thực hiện mô phỏng trước để xác định các thiết lập tham số và một số điều kiện điều khiển cần thiết trong quá trình truyền dẫn.. Rồi, kiểm tra hiệu ứng dây thông qua mô phỏng đường nét bất cứ lúc nào trong quá trình kết nối., và cuối cùng, sau khi hệ thống kết thúc, bảng-level simulation is performed to check the performance of the system [6]. The example in this article is the reflection simulation analysis of SFP (small form-factor pluggable optical transceiver) small form-factor pluggable optical transceiver.

Mô phỏng ví dụ và phân tích kết quả

Mô phỏng mô hình được thiết lập sau khi mô- đun điều khiển quang học của SFP được hoàn thành, the Bảng PCB thiết kế nên bắt đầu. Vì tần số hoạt động của mô- đun chuyển hóa quang SFP được thiết lập đến 1.25Gbit/s, trình độ dữ liệu rất cao, và độ dài của vết vi bộ rất dài, Cho nên việc cản trở khớp với đường truyền vi dải phải được dùng để giảm sự phản chiếu ở nguồn và thiết bị cuối., Đảm bảo chất lượng tín hiệu. Theo dữ liệu trên con chip của MAX374n trong sơ đồ sơ đồ, Độ cản sản xuất một chấm dứt của đường phân biệt là 50\ 2069;, và theo giao thức SFP-MSA, Độ khó phân biệt của RD.+/-cảng trên người mẹbảng là 1000Rs;16999;. Theo lý thuyết của các tuyến khác nhau, nếu không có gán ghép, Độ cản khác nhau của hai đường truyền nhỏ song song bằng gấp đôi cái cản trở một dòng. Do đó, một đường dây truyền với một Trở ngại đặc trưng của 50\ 2069; phải được dùng để khớp. Lấy ra địa hình mạng kết nối giữa MAX3948 và đoạn kết JC JC:. Vì A1 là một kết nối, không có dữ liệu mô hình IBES tương ứng nào có thể được gọi là. Do đó, để tạo ra mô phỏng, nạp một máy thu phân (DI11), kèm theo hệ thống ở J1.. Và đặt tần số lao động tương ứng.

Hình ảnh 2 Cấu trúc theo chủ đề sự kết nối giữa MAX374 và J1

Thành quả và phân tích mô phỏng Qua phân tích kết quả mô phỏng, chất lượng tín hiệu không đáp ứng yêu cầu thiết kế. The main problems are as following: 1) Non-linearity in the rising and falling edges; (2) Một số bắn quá tải và bắn hạ trong dạng sóng; (3) Tốc độ mép trở nên chậm hơn. Dựa vào những vấn đề trên đây, nhờ phân tích mạch, bạn có thể thấy những hiện tượng này được gây ra bởi hai yếu tố. 1) Vì mô- đun chuyển phát quang SFP chủ yếu sử dụng các đường dây khác nhau để truyền tín hiệu, theo giao thức SFP-MSA, Trở ngại khác nhau trên tấm đệm mẹ là 100\ 2069; Hơn nữa, cản trở của đầu sản xuất khác nhau của MAV-3742;1699; Trong mô phỏng trước, khi hệ thống chiết xuất địa hình, phần cản mặc định là 600 2069;1699; đường dây microdải, gây ra sự cố chiều cao gây ra. 2) Bởi vì sau hệ thống chứa năng lượng phụ thuộc vào chuỗi năng lượng riêng, khi nó ở trạng thái cản trở cao, nó cũng tương đương với tình trạng mạch mở cuối cùng, và có một sự phản chiếu lớn.

Vì vậy, để đảm bảo chất lượng của tín hiệu, phải hoàn thành việc sửa trở. Hãy đặt cản trở của đường truyền phân biệt tới 100\ 2069;. Theo lý thuyết của những đường vi dải khác nhau, sử dụng phần mềm tính đường truyền có thể tính độ rộng dòng của đường phân phân được 15mil, khoảng cách đường là 10mil, và phần cản chạy một chấm tương ứng là 62.5 2069;1699. Vì có một sự hợp giữa đường vị phân, mạnh vị bạn trong mộ hạt của một mộ hành động khác trước được thay đổng với mã vị trí thật sự mật và pháp xúp nhấp để phân Tuy nhiên, hãy thêm một độ kháng cự thiết bị cuối thuộc dạng 5052069; độ cung cấp năng lượng 3D trong địa hình.

Xác định địa hình được hiển thị trong hình 3.

Hình tam địa hình chỉnh sửa

Từ phân tích mô phỏng và biểu đồ mắt có thể biết được tín hiệu có độ chính xác tín hiệu tương đối tốt. Độ lớn hơn của tín hiệu khoảng 5m, các cạnh leo lên và rơi ở khoảng 100ps, và độ lớn của tín hiệu xuất phân biệt đạt tới khoảng 850mV, đáp ứng yêu cầu xuất tín hiệu.