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高速PCB基础理论及内存仿真技术 (3).pdf

高速PCB基础理论及内存仿真技术 (3)

xiao_20141220
2010-08-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《高速PCB基础理论及内存仿真技术 (3)pdf》,可适用于IT/计算机领域

ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组目录第一部分信号完整性知识基础第一章高速数字电路概述何为高速电路高速带来的问题及设计流程剖析相关的一些基本概念第二章传输线理论分布式系统和集总电路传输线的RLCG模型和电报方程传输线的特征阻抗特性阻抗的本质特征阻抗相关计算特性阻抗对信号完整性的影响传输线电报方程及推导趋肤效应和集束效应信号的反射反射机理和电报方程反射导致信号的失真问题过冲和下冲振荡:反射的抑制和匹配串行匹配并行匹配差分线的匹配多负载的匹配第三章串扰的分析串扰的基本概念前向串扰和后向串扰后向串扰的反射后向串扰的饱和共模和差模电流对串扰的影响连接器的串扰问题串扰的具体计算避免串扰的措施第四章EMI抑制EMIEMC的基本概念EMI的产生电压瞬变信号的回流共模和差摸EMIEMI的控制屏蔽ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组电场屏蔽磁场屏蔽电磁场屏蔽电磁屏蔽体和屏蔽效率滤波去耦电容磁性元件接地PCB设计中的EMI传输线RLC参数和EMI叠层设计抑制EMI电容和接地过孔对回流的作用布局和走线规则第五章电源完整性理论基础电源噪声的起因及危害电源阻抗设计同步开关噪声分析芯片内部开关噪声芯片外部开关噪声等效电感衡量SSN旁路电容的特性和应用电容的频率特性电容的介质和封装影响电容并联特性及反谐振如何选择电容电容的摆放及Layout第六章系统时序普通时序系统时序参数的确定时序约束条件源同步时序系统源同步系统的基本结构源同步时序要求第七章IBIS模型IBIS模型的由来IBIS与SPICE的比较IBIS模型的构成建立IBIS模型使用IBIS模型IBIS相关工具及链接第八章高速设计理论在实际中的运用叠层设计方案过孔对信号传输的影响一般布局规则ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组接地技术PCB走线策略第二部分:DRAM内存模块的设计技术第一章SDR和DDR内存的比较第二章内存模块的叠层设计第三章内存模块的时序要求无缓冲(Unbuffered)内存模块的时序分析带寄存器(Registered)的内存模块时序分析第四章内存模块信号设计时钟信号的设计CS及CKE信号的设计地址和控制线的设计数据信号线的设计电源参考电压Vref及去耦电容第五章内存模块的功耗计算第六章实际设计案例分析第三部分SPECCTRAQUEST仿真指南第一章CADENCESPECCTRAQUEST的简介SPECCTRAQuestSIExpertSPECCTRAQuestPowerIntegritySPECCTRAQuestforICPackagingSPECCTRAQuestSignalExplorer第二章CADENCESPECCTRAQUEST的基本运用仿真前的准备工作获取元件的IBIS模型转换IBIS文件格式及调入模型给元件加载对应的模型定义电源电压PCB叠层设置仿真参数的确定设计后仿真的过程确定准备工作已经做好选择信号线提取电路拓扑结构选择不同的驱动激励和元件参数进行仿真仿真结果的分析SigWave的使用后仿真的收尾工作一些补充设计前仿真的过程布局前的前仿真布局后的前仿真第三章SPECCTRAQUESTSIEXPERT的进阶运用ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组高速系统级设计和分析高速设计的问题SPECCTRAQuestSIExpert的组件SPECCTRAQuestModelIntegritySPECCTRAQuestFloorplannerEditorConstraintManagerSigXplorerExpertTopologyDevelopmentEnvironmentSigNoise仿真子系统EMControlSPECCTRAExpert自动布线器高速设计的大致流程拓扑结构的探索空间解决方案的探索使用拓扑模板驱动设计时序驱动布局以约束条件驱动设计设计后分析第四章SPECCTRAQUESTSIGNALEXPLORER的进阶运用SPECCTRAQuestSignalExplorer的功能包括:图形化的拓扑结构探索全面的信号完整性(SignalIntegrity)分析完全兼容IBIS模型PCB设计前和设计的拓扑结构提取仿真设置顾问改变设计的管理关键技术特点拓扑结构探索SigWave波形显示器集成化的在线分析(IntegrationandInprocessAnalysis)第五章部分特殊的运用Script指令的使用差分信号的仿真眼图模式的使用第四部分:HYPERLYNX仿真工具使用指南第一章使用LINESIM进行前仿真用LineSim进行仿真工作的基本方法处理信号完整性原理图的具体问题在LineSim中如何对传输线进行设置在LineSim中模拟IC元件在LineSim中进行串扰仿真第二章使用BOARDSIM进行后仿真用BOARDSIM进行后仿真工作的基本方法BoardSim的进一步介绍BoardSim中的串扰仿真ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组参考书目附录一关于EMI的一些分类附录二常见多层板叠层方案附录三内存多层PCB叠层参数参考附录四CADENCESPECCTRAQUEST菜单说明第一部分信号完整性知识基础第一章高速数字电路概述现代的电子设计和芯片制造技术正在飞速发展电子产品的复杂度、时钟和总线频率等等都呈快速上升趋势但系统的电压却不断在减小所有的这一切加上产品投放市场的时间要求给设计师带来了前所未有的巨大压力。要想保证产品的一次性成功就必须能预见设计中可能出现的各种问题并及时给出合理的解决方案对于高速的数字电路来说最令人头大的莫过于如何确保瞬时跳变的数字信号通过较长的一段传输线还能完整地被接收并保证良好的电磁兼容性这就是目前颇受关注的信号完整性(SI)问题。本章就是围绕信号完整性的问题让大家对高速电路有个基本的认识并介绍一些相关的基本概念。何为高速电路“高速电路”已经成为当今电子工程师们经常提及的一个名词但究竟什么是高速电路?这的确是一个“熟悉”而又“模糊”的概念。而事实上业界对高速电路并没有一个统一的定义通常对高速电路的界定有以下多种看法:有人认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过MHZ~MHZ而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量(比如说1/3)就称为高速电路也有人认为高速电路和频率并没有什么大的联系,是否高速电路只取决于它们的上升时间还有人认为高速电路就是我们早些年没有接触过,或者说能产生并且考虑到趋肤效应的电路更多的人则对高速进行了量化的定义即当电路中的数字信号在传输线上的延迟大于上升时间时就叫做高速电路本文也van高亮ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组沿用这个定义作为考虑高速问题的标准。此外还有一个容易产生混淆的是“高频电路”的概念,“高频”和“高速”有什么区别呢?对于高频很多人的理解就是较高的信号频率虽然不能说这种看法有误但对于高速电子设计工程师来说理解应当更为深刻我们除了关心信号的固有频率还应当考虑信号发射时同时伴随产生的高阶谐波的影响一般我们使用下面这个公式来做定义信号的发射带宽有时也称为EMI发射带宽:F=(Tr*π),F是频率(GHz)Tr(纳秒)指信号的上升时间或下降时间。通常当F>MHz的时候,就可以称为高频电路。所以在数字电路中,是否是高频电路,并不在于信号频率的高低,而主要是取决于上升沿和下降沿。根据这个公式可以推算,当上升时间小于ns左右的时候,我们认为是高频电路。对于大多数电子电路硬件设计工程师来说完全没有必要拘泥于概念的差异心中应该有个广义的“高速”定义那就是:如果在确保正确的电气连接的前提下电路仍不能稳定的高性能工作而需要进行特殊的布局布线匹配屏蔽等处理那么这就是“高速”设计。高速带来的问题及设计流程剖析虽然不少人对高速可能有了一点概念性的认识但往往难以想象在所谓的“高速”情况下会真正给实际的电路系统带来什么样的后果这里我举几个实际的案例来剖析一下高速给PCB设计带来的一系列问题。A某公司早期开发的一个产品一直工作良好可是最近生产出来的一批却总是毛病不断受到许多客户的抱怨。可是根本没有对设计进行任何变动连使用的芯片也是同一型号的原因是什么呢?B某个PCB工程师Layout经验非常丰富设计的产品很少出过问题但最近设计了一块PCB板却发现了EMC检测不合格的问题改变布线也毫无效果但以前类似的板子却没有这样的问题。C一个专业的内存模块设计工程师从EDO内存到SDRAM的PC,PC设计过很多项目很少出现问题可是自从内存时钟频率上到MHz以上时几乎很少有设计能一次性通过的。简单分析一下上面的几个案例A的情况是由于芯片的工艺改进造成的虽van高亮van高亮ATP华腾微电子(上海)高速PCB基础理论及内存仿真技术SI仿真小组然所使用的芯片基本电路功能一样但随着的IC制造工艺水平的提高信号的上升沿变快了于是出现了反射、串扰等信号不完整的问题从而导致突然失效B例子中通过细致地检测最终发现是PCB板上有两个并排平行放置的电感元件所以产生了较为严重的EMIC中的内存设计师则是因为忽视了严格的拓补结构要求在频率提高、时序要求更严格的情况下非单调性和时钟偏移等问题造成了设计的内存模块无法启动。除了以上提到的三个实例还有很多其他的问题比如因为电容设计不当导致电源电压不稳而无法工

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