pcb信噪分析的地位與作用

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1、PCB信噪分析的地位與作用高速數(shù)字電路系統(tǒng)中的信號(hào)完整性工程摘要：與一門(mén)成熟的學(xué)科不同，信號(hào)完整性工程的方法和實(shí)踐還都沒(méi)有很好的定義。但勿庸置疑，保證電氣性能的完整是高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的又一難題。本文針對(duì)硬件設(shè)計(jì)流程總結(jié)出信號(hào)完整性工程師應(yīng)該表現(xiàn)出的七方面作用，闡述了如何正確應(yīng)用信號(hào)完整性的理論、工具和方法去建立新規(guī)則，解決生產(chǎn)中的問(wèn)題。本文從成功實(shí)踐中總結(jié)了一些規(guī)則和技巧以飧讀者。作者簡(jiǎn)介：DonaldTelian是CadenceDesign-systems’SpectrumScrvices的首席顧問(wèn)，主要任務(wù)在于解決Cadence世界各地的

2、用戶(hù)中在高速電路設(shè)計(jì)中遇到的難題。正文：本文將闡述信號(hào)完整性工程如何成為當(dāng)今高速電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的重要組成部分。我們首先定義“高速”為25MHZ以上的數(shù)字信號(hào)，而且不是IC內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)。本文簡(jiǎn)要討論在過(guò)去10－15年中系統(tǒng)設(shè)計(jì)的變化，目的是說(shuō)明：這些變化導(dǎo)致了一種新的工程師的產(chǎn)生：信號(hào)完整性工程師。本文將說(shuō)明：在硬件設(shè)計(jì)的整個(gè)流程中，信號(hào)完整性工程師的參與都是必要的，本文將參與過(guò)程總結(jié)“信號(hào)完整性工程師的7方面作用?！?1)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三個(gè)初始的方面：機(jī)械的(Mechanical)，邏輯的(Logical)和電氣的(Electrical)，

3、當(dāng)機(jī)械和邏輯方面的內(nèi)容在不斷變化時(shí)，電氣部分也在進(jìn)行著有趣的改變。電氣設(shè)計(jì)的改變?cè)从陔娐烽_(kāi)關(guān)速度的提高。在低速系統(tǒng)中，如工作在1MHz時(shí)鐘下，信號(hào)在周期的95％的時(shí)間內(nèi)是保持不變的,因此電氣參數(shù)大多描述靜態(tài)，如V_in,L_ol等。而今在66M系統(tǒng)中的信號(hào)用周期的1/3來(lái)翻轉(zhuǎn)。這些信號(hào)常常還未到一個(gè)“靜止”狀態(tài)，便被要求翻轉(zhuǎn)。因此新的數(shù)據(jù)形式象IBIS模型、規(guī)跡(RAIL)文件等，和魯棒(robust)而復(fù)雜的仿真工具便出現(xiàn)了，用來(lái)描述這些電氣表現(xiàn)。然而，雖然這些技術(shù)是奏效的，它們?cè)诠I(yè)界的應(yīng)用和判決標(biāo)準(zhǔn)還未達(dá)到統(tǒng)一的，一位信號(hào)完整性工程小組

4、的組長(zhǎng)如是說(shuō)：工程傾向于完善定義的穩(wěn)定的任務(wù)和處理方式，而現(xiàn)在信號(hào)完整性工程的實(shí)踐者卻在用不充足的數(shù)據(jù)、不穩(wěn)定的處理方法以期產(chǎn)生可接受的結(jié)果。12YFF6.9808.HYP(5)因此我們要問(wèn)，什么時(shí)候才能做到有充分的數(shù)據(jù)，良好的工具和正確的處理方法，來(lái)保證信號(hào)完整性呢？現(xiàn)在很難回答這個(gè)問(wèn)題。不過(guò)我們可從保證設(shè)計(jì)機(jī)械完整性和邏輯完整性上的發(fā)展中得到些啟示。早期PCB設(shè)計(jì)完全靠手工測(cè)量器件之間、走線(xiàn)之間距離的錯(cuò)誤，用高亮方式標(biāo)記，然后人工修改。后來(lái)，手工測(cè)量消失了，軟件具備了自動(dòng)測(cè)量間距的功能，并自動(dòng)標(biāo)注錯(cuò)誤。這就做到了機(jī)械完整性。邏輯完整性也走

5、了相似的過(guò)程，在PCB和IC設(shè)計(jì)中都是如此。雖然電氣完整性還未達(dá)到這一步。但可肯定，未來(lái)幾年中，信號(hào)完整性將成為一個(gè)明確的任務(wù)?，F(xiàn)在有一批專(zhuān)家級(jí)人物正工作在這個(gè)領(lǐng)域，成為最早的信號(hào)完整性工程師。(6)介紹：信號(hào)完整性工程師在工業(yè)界信號(hào)完整性工程師的作用在不斷增加，總得來(lái)說(shuō)：這種工程師不斷將數(shù)據(jù)通過(guò)仿真工具轉(zhuǎn)換為可實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)。他的工作是在設(shè)計(jì)過(guò)程和數(shù)據(jù)類(lèi)型還未成熟的時(shí)候，找到工藝(craft)方案。(7)本文將信號(hào)完整性工程師的作用總結(jié)成7條，它們是：1)pioneeringanddefining2)Partitioning和Approxima

6、ting研究定義分類(lèi)總結(jié)3)ModelingandMeasuring4)Designingandoptimizing建模測(cè)量設(shè)計(jì)優(yōu)化5)Quantifyingandverifying6)Reducingandsimplifying量化驗(yàn)證減少簡(jiǎn)化7)CorrelatingandDebugging聯(lián)系和調(diào)試這7條分別偏重于硬件設(shè)計(jì)流程的不同方面。(8)硬件設(shè)計(jì)流程Definenewproject定義→exploreoption研討→Designschematic設(shè)計(jì)→implementlayout/fab實(shí)現(xiàn)→Verifyproto驗(yàn)證在將“7

7、個(gè)作用”12YFF6.9808.HYP映射到硬件設(shè)計(jì)流程之前，我們先看看硬件設(shè)計(jì)流程有哪些部分。一個(gè)產(chǎn)品首先要明確定義它的功能是什么。往下便是分析用到的技術(shù)和不同的實(shí)現(xiàn)方式。在設(shè)計(jì)階段，各種選擇經(jīng)過(guò)認(rèn)真組織和分析，使產(chǎn)品達(dá)到可物理實(shí)現(xiàn)的階段。一旦產(chǎn)品定型并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，它便可以生產(chǎn)了。(9)一個(gè)有效的信號(hào)完整性工程必須貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)流程，不僅在保證設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)(implement)時(shí)起作用，在產(chǎn)品定義(define)階段，它同樣起作用。例如：PCI卡上必須有寬帶數(shù)據(jù)交換能力。這便是信號(hào)完整性工程師的功勞，他們的研究性工作將商用總線(xiàn)信令的速率從8MH

8、Z提到33(后66)MHZ。(10)繼續(xù)看PCI那個(gè)例子，如果不能深入了解可靠的信號(hào)翻轉(zhuǎn)所需的條件，開(kāi)發(fā)者將在調(diào)試階段用掉更多的時(shí)間。甚至，PCI卡根本不能正常工作