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什麽是信號完整性你了解嗎?

發布日期:2020-05-11 00:00 來源: 點擊:

   什麽是信號完整性你了解嗎?


   有網友質疑大家遍及對信號完整性很注重,但關於電源完整性的注重如同不夠,首要是因為,關於低頻運用,開關電源的規劃更多靠的是經曆,或者功能級仿真來輔佐即可,電源完整性剖析如同幫不上大忙,而關於50M -100M以內的中低頻運用,開關電源中電容的規劃,經曆法則在大多數狀況下也是夠用的,甚至一些芯片公司提供的Excel表格型工具也能搞定這個頻段的問題,而關於100M以上的運用,基本便是IC的工作了,和板級沒太大關係了,所以電源完整性仿真,除非能做到芯片到芯片的處理方案,加上封裝以及芯片的模型,樸實做板級的仿真含義不大,真是這樣嗎? 


  其實電源完整性可做的工作有許多,今天就來了解了解吧。 


  信號完整性與電源完整性剖析 


  信號完整性(SI)和電源完整性(PI)是兩種不同但範疇相關的剖析,觸及數字電路正確操作。 


  在信號完整性中,要點是保證傳輸的1在接納器中看起來就像 1(對0同樣如此)。在電源完整性中,要點是保證為驅動器和接納器提供滿意的電流以發送和接納1和0。因而,電源完整性或許會被認為是信號完整性的一個組成部分。實際上,它們都是關於數字電路正確模擬操作的剖析。 


剖析的必要性 


  假如核算資源是無限的,這些不同類型的剖析或許不存在。整個電路將會被剖析一次,而電路某一部分中的問題將會被辨認並消除。 


  但除了受實際上可仿真哪些事物的現實束縛之外,具有不同範疇剖析的長處在於,可成組處理特定問題,而無需歸類為“或許犯錯的任何事物”。在信號完整性中,例如,要點是從發射器到接納器的鏈路。可僅為發射器和接納器以及中間的一切事物創立模型。這使得仿真信號完整性變得恰當簡單。另一方麵,要仿真電源完整性或許有點困難,因為“鴻溝”有點不太清晰,且實際上對信號完整性範疇中的項目具有必定的依賴性。
    在信號完整性中,方針是消除關於信號質量、串擾和守時的問題。所有這些類型的剖析都需求相同類型的模型。它們包括驅動器和接納器、芯片封裝及電路板互連(由走線及過孔、分立器件和/或銜接器組成)的模型。驅動器和接納器模型包括關於緩衝器阻抗、翻轉率和電壓擺幅的信息。一般,IBIS 或 SPICE 模型用作緩衝器模型。這些模型與互連模型結合運用來運轉仿真,從而確認接納器中的信號狀況。互連將首要包括行為類似於傳輸線的電路板走線。此類傳輸線具有阻抗、推遲和損耗特性。它們的特性決定了所銜接的驅動器和接納器與彼此進行交互的方式。互連的電磁特性有必要運用某種類型的場求解器進行求解,該場求解器通過可與信號完整性仿真器結合運用的電路元件或 S 參數模型來描繪其特征。大多數走線均可建模為一個均勻的二維橫截麵。該橫截麵足以核算走線的阻抗特性。阻抗將會影響信號線上接納器中的波形形狀。最基本的信號完整性剖析包括設置電路板疊層(包括恰當的介電層厚度),以及查找正確的走線寬度,以完成必定的走線方針阻抗。與過孔相比,對走線進行建模會相對比較容易。當對較快的信號進行信號完整性剖析時,恰當的過孔建模就變得非常重要。一般,千兆位信號需求通過三維場求解器對模型特征進行恰當地描繪。走運的是,這些信號往往是不同的,這使它們的影響相對部分化。穿過過孔的快速、單端信號與配電網絡(PDN)進行強有力地交互。從這些過孔回來的電流穿過附近的縫合孔、縫合電容器和/或平麵臨(組成PDN且需求建模以進行電源完整性剖析的相同元器件)。
    在電源完整性剖析中,較高頻率的能量分布在整個傳輸平麵上。這立即便此剖析比基本信號完整性更雜亂,因為能量將沿x和y方向移動,而不是僅沿傳輸線一個方向移動。在直流中,建模需求核算走線的串聯電阻、平麵形狀和過孔相對較為簡單。可是關於高頻率,剖析PDN的不同方位上電源與地上之間的阻抗需求雜亂的核算。阻抗將根據電路板的方位(電容器的放置方位、安裝方式、類型及電容值)而異。高頻行為(如安裝電感和平麵擴散電感)需求包括在建模中,以便生成精確的去耦剖析結果。存在簡單版本的去耦剖析(一般稱為集總剖析),在此剖析中,會將PDN視為一個節點來核算其阻抗。這一般是可一次性成功的有效而快速的初步剖析,可保證有滿意的電容器且它們具有正確的值。然後,運轉分布式去耦剖析可保證在電路板的不同方位滿意PDN的所有阻抗需求。 


信號完整性仿真 


  信號完整性仿真要點剖析有關高速信號的3個首要問題:信號質量、串擾和時序。關於信號質量,方針是獲取具有清晰的邊際,且沒有過度過衝和下衝的信號。 


一般,能夠通過增加某種類型的端接以使驅動器的阻抗與傳輸線的阻抗相匹配來處理這些問題。關於多點分支總線,並非總能匹配阻抗,因而,需求將端接和拓撲的長度改變相結合來控製反射,使得它們不會對信號質量和時序發生晦氣影響。 


  能夠運轉這些相同的仿真,以確認信號通過電路板時的傳輸時刻。電路板時序是係統時序的一個重要組成部分,並受線路長度、其在通過電路板時的傳播速度以及接納器中波形形狀的影響。因為波形的形狀確認了接納的信號穿越邏輯閾值的時刻,因而,它關於時序來說是非常重要的。這些仿真一般會驅動走線長度約束的改變。 


  一般運轉的另一個信號完整性仿真是串擾。這觸及多條相互耦合的傳輸線。跟著走線擠進密集的電路板規劃,了解它們正在相互耦合多少能量關於消除因串擾發生的錯誤是非常重要的。這些仿真將推動走線之間的最小間距要求。 
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