基于protel 99pcb信號完整性分析

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1、基于Protel99的PCB信號完整性分析本文由liuquanfu71貢獻(xiàn)doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。摘要：從信號完整性分析設(shè)計規(guī)則、完整性分析仿真器、波形分析器等三個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。關(guān)鍵詞：信號完整性；電磁干擾；波形分析器關(guān)鍵詞引言隨著各種大規(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)計越來越復(fù)雜、越來越精密?；谶@種迫切需求，電路CAD設(shè)計技術(shù)也充分利用了計算機革命所帶來的成果，使得設(shè)計手段發(fā)生了翻天覆地

2、的變化，其中的Protel99電子設(shè)計軟件就是一款功能強大、界面友好、操作簡便實用的快速、高效的電路CAD設(shè)計軟件。為了保證設(shè)計的電路能可靠工作，需要對電路進(jìn)行準(zhǔn)確地時序分析、波形分析、信號完整性分析、電磁噪聲分析等，以避免設(shè)計的盲目性，降低設(shè)計成本。這里著重介紹如何利用Protel99軟件對所設(shè)計之PCB進(jìn)行預(yù)先的信號分析，使得設(shè)計的電路更加切實可行。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)把信號從

3、一個電網(wǎng)絡(luò)上耦合(干擾)到另一個電網(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)到另一個電網(wǎng)絡(luò)上。在PCB設(shè)計中，需要考慮的主要是輻射干擾，因為集成電路的引腳、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序和電壓作出響應(yīng)的能力。在實際的電路工作時，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)計時，必須考慮在需要的時候，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

4、性。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，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)某一個源端發(fā)送一個信號到傳輸線上時，阻抗將阻礙信號

5、驅(qū)動，直到2TD時，信號仍未改變，TD是傳輸線的延時。過沖和下沖過沖是指信號第一個峰值或谷值超過設(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。下沖是指下一個谷值或峰值。過沖嚴(yán)重時由于保護二極管工作，會導(dǎo)致其過早地失效;下沖嚴(yán)重時會引起假的時鐘或數(shù)據(jù)錯誤(誤操作)。信號完整性分析工具的特點Protel99軟件中包含有一個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?；诳焖俜瓷浜痛?dāng)_仿真模型，它根據(jù)經(jīng)過工業(yè)驗證的算法產(chǎn)生精確的仿真，并具有以下特點：①在設(shè)計規(guī)則中必須對設(shè)計參數(shù)約束(

6、如阻抗、過沖、下沖等)進(jìn)行定義；②設(shè)計人員無須特殊經(jīng)驗即可在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)計規(guī)則檢查(DRC)，可以迅速定位不符合設(shè)計要求(設(shè)計規(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仿真器內(nèi)含成熟的傳輸

7、導(dǎo)線特性計算和并發(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RuleClasses列表框中含有14個約束設(shè)置項，每個約束項的約束范圍基本上只有3種：“WholeBoard”、“Net”和“NetClass”。每當(dāng)選中左邊列表框

8、中某一個設(shè)置項時，在列表框右邊就會出現(xiàn)該設(shè)置項的相關(guān)說明，如何進(jìn)行具體地設(shè)置，這里就不一一敘述了。信號完整性分析仿真器信號完整性分析工具內(nèi)嵌在PCB編輯器中，提供一個便于使用的交互式仿真環(huán)境。在PCB編輯主界面中執(zhí)行菜單命令【Tools】/【SignalInte