基于protel 99的pcb信號完整性分析0

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1、基于Protel?99的PCB信號完整性分析?作者：張聰張慧豐洪才???來源：本站原創(chuàng)????點(diǎn)擊數(shù)：1379???更新時(shí)間：2007-11-23您可以添加到網(wǎng)摘讓更多人關(guān)注此文章：????摘　要：從信號完整性分析設(shè)計(jì)規(guī)則、完整性分析仿真器、波形分析器等三個(gè)方面說明了如何利用Protel99的信號完整性分析功能進(jìn)行印刷電路板的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：信號完整性；電磁干擾；波形分析器　????引言?????????隨著各種大規(guī)模、高密度新型電子元器件的不斷涌現(xiàn)，電子電路的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜、越來越精密。基于這種迫切需求，電路CAD設(shè)計(jì)技術(shù)也充分利用了計(jì)算機(jī)革命所帶來的成果，使得設(shè)計(jì)手段發(fā)生了翻天

2、覆地的變化，其中的Protel99電子設(shè)計(jì)軟件就是一款功能強(qiáng)大、界面友好、操作簡便實(shí)用的快速、高效的電路CAD設(shè)計(jì)軟件。為了保證設(shè)計(jì)的電路能可靠工作，需要對電路進(jìn)行準(zhǔn)確地時(shí)序分析、波形分析、信號完整性分析、電磁噪聲分析等，以避免設(shè)計(jì)的盲目性，降低設(shè)計(jì)成本。這里著重介紹如何利用Protel99軟件對所設(shè)計(jì)之PCB進(jìn)行預(yù)先的信號分析，使得設(shè)計(jì)的電路更加切實(shí)可行。?????????信號完整性的有關(guān)概念?????????電磁干擾?????????電磁干擾是指電子產(chǎn)品向外發(fā)出噪聲，引起設(shè)備、裝置或系統(tǒng)工作性能降低的電磁變化現(xiàn)象，主要分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指電磁通過導(dǎo)電介質(zhì)把

3、信號從一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上;輻射干擾是指干擾源(電磁)通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上。在PCB設(shè)計(jì)中，需要考慮的主要是輻射干擾，因?yàn)榧呻娐返囊_、各類接插件等都具有天線的特性，能發(fā)射電磁波并影響本系統(tǒng)或其他電系統(tǒng)的正常工作。?????????信號完整性?????????信號完整性是指信號在信號線上的傳輸質(zhì)量，是信號在電路中能以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。在實(shí)際的電路工作時(shí)，由于多種因素往往會造成信號傳輸質(zhì)量下降，對設(shè)備正常工作造成影響。因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮在需要的時(shí)候，信號能達(dá)到所必需的電壓電平數(shù)值，即信號具有良好的信號完整性。???

4、??????串?dāng)_?????????串?dāng)_是指兩條信號線之間的信號發(fā)生耦合，即信號線之間的互感和互容會引起信號線上的噪聲。PCB板層的參數(shù)、信號線間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性及線端接方式等都會對串?dāng)_有一定的影響。?????????反射?????????反射是指在信號傳輸線上產(chǎn)生的回波。如果源端與負(fù)載端阻抗不匹配，當(dāng)信號功率傳輸?shù)骄€上并到達(dá)負(fù)載處時(shí)，將引起線上反射，負(fù)載將一部分電壓反射回源端。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸及電源平面不連續(xù)等因素的變化均會導(dǎo)致此類反射。?????????網(wǎng)路阻抗?????????網(wǎng)路阻抗是指信號傳輸線上輸入電壓對輸入電流的比值。當(dāng)某一

5、個(gè)源端發(fā)送一個(gè)信號到傳輸線上時(shí)，阻抗將阻礙信號驅(qū)動，直到2TD時(shí)，信號仍未改變，TD是傳輸線的延時(shí)。?????????過沖和下沖?????????過沖是指信號第一個(gè)峰值或谷值超過設(shè)置電壓，其中對于上升沿是指最高電壓，對于下降沿是指最低電壓。下沖是指下一個(gè)谷值或峰值。過沖嚴(yán)重時(shí)由于保護(hù)二極管工作，會導(dǎo)致其過早地失效;下沖嚴(yán)重時(shí)會引起假的時(shí)鐘或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤(誤操作)。?????????信號完整性分析工具的特點(diǎn)?????????Protel99軟件中包含有一個(gè)高級信號完整性仿真器，它使用經(jīng)典的傳輸線理論和I/O緩沖器模型信息作為仿真輸入。基于快速反射和串?dāng)_仿真模型，它根據(jù)經(jīng)過工業(yè)驗(yàn)證的算法

6、產(chǎn)生精確的仿真，并具有以下特點(diǎn)：?①在設(shè)計(jì)規(guī)則中必須對設(shè)計(jì)參數(shù)約束(如阻抗、過沖、下沖等)進(jìn)行定義；②設(shè)計(jì)人員無須特殊經(jīng)驗(yàn)即可在PCB編輯器中直接進(jìn)行電路的信號完整性分析；?③采用設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)，可以迅速定位不符合設(shè)計(jì)要求(設(shè)計(jì)規(guī)則中設(shè)定的約束內(nèi)容)的網(wǎng)絡(luò)；④使用I/O緩沖器宏模型，不需要了解有關(guān)SPICE語言和模擬仿真的知識。另外，采用宏模型逼近，可更快、更準(zhǔn)確地進(jìn)行仿真，并依據(jù)元件編號進(jìn)行模型的自動匹配連接，支持IBIS2工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)子集；?⑤信號完整性仿真的波形結(jié)果，可在圖上以示波器的形式進(jìn)行顯示，直觀、方便；?⑥利用電阻和電容的參數(shù)值對不同的分析終止策略進(jìn)行假設(shè)分析；

7、⑦仿真器內(nèi)含成熟的傳輸導(dǎo)線特性計(jì)算和并發(fā)式仿真算法；⑧提供了快速的反射分析和串?dāng)_分析。?????????信號完整性分析?????????設(shè)置信號完整性分析規(guī)則?????????在PCB編輯主界面中執(zhí)行菜單命令【Design】/【Rules...】，會出現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則對話框，單擊其中的【SignalIntegrity】標(biāo)簽，可切換到信號完整性規(guī)則設(shè)置項(xiàng)對話框，如圖1所示。????????????????????圖1　信號完整性分析規(guī)則設(shè)置對話框　　在圖1設(shè)置對話框的左邊RuleClas