信号完整性分析入门建议

随着芯片的集成度越来越高,生产工艺的改善及成本压力的增加,芯片厂商在生产芯片时,芯片的沟道越来越短。这造成了即使频率很低的信号,其上升下降时间会非常的小,在板级设计时,如果设计不合理,信号的过冲及振荡现象严重。所以,正如Eric Bogatin所说:有两种工程师,一种是已经遇到了信号完整性问题,另一种是即将遇到信号完整性问题。因此,关于信号完整性的分析就显得格外重要。
这里,主要是谈谈学习的方法、顺序、仿真软件、测试测量、电源完整性、电磁兼容。
一、关于学习的方法
刚开始的时候,可以先看看“中兴通讯EDA工具手册”里面的仿真分册,跟着步骤一步步的进行操作。这样,能熟悉基本的流程与操作,对于软件的使用,有了一定程度的认识。在学习仿真软件的使用过程中,结合着“高速PCB基础理论及内存仿真技术”这本书的第一部分,其中的EMI部分可以先不用看(等对于理论理解更为深入时,再回头看)。这个过程,主要是理解什么时候进行信号完整性分析,什么时候,可以不用;理解什么是传输线,什么是反射串扰,什么是时序分析。
在这之后,可以多上论坛,了解下现在信号完整性的发展方向及他人的理解。更为主要的是,在以后的学习实践中,如果遇到问题,可以上去问,只要是自己努力思考过的,就会有人乐意出来回答。
另外,网上会有不少的Design rule,不要盲目的相信,很多规则都是有其局限性的。

这里推荐以下几个论坛:
PCB SI;
EDA365;
SI 高速设计 中国PCB。
这里,也推荐以下几本书:
信号完整性分析 伯格丁 著 李玉山 等译,电子工业出版社;
高速数字设计 约翰逊 格雷厄姆 著 沈立 等译 电子工业出版社.
以上两本书强烈推荐,做信号完整性的,几乎人手一本。
在此基础上,可以看下“高速电路设计与仿真分析”那本书。当然,看那本书的时候,得有一定的基础。

二、关于学习的顺序

可以先进行信号完整性的反射仿真,其次串扰仿真,接着,进行时序分析;
在这之后,看些电源完整性的相关资料,可以进行仿真;
最后,可以考虑兼顾下EMI方面的相关知识。

三、关于仿真软件

仿真软件只是一种工具,只要你的理论掌握好了,每一种仿真软件都是相差不多的。而且,只要掌握了一种常用的仿真软件,想用另一种仿真软件也是比较容易的。
前期,可以用PCB SI这个仿真软件,对于GHZ以下的信号,精度还是很高的,而且可以进行大部分的仿真。
后期,涉及到更高速率的,背板连接器的,可以选择用HSPICE。只是HSPICE需用自己编写网表,脚本,很费时间。
总之,仿真重要的不是仿真软件工具本身,而是设计者的头脑。要让软件做本身可以做的事情,而不要超出软件的使用范围。

四、关于测试测量
对于高速信号来说,测试测量是非常讲究。
我们测量绝大多数使用的是示波器这个仪器,关于示波器的使用及如何测量,这里,推荐你看下汪进进先生的博客。
五、关于电源完整性
电源完整性,可以通过 PCB PI这个仿真软件进行仿真。
但是,目前为此,还没有一款关于电源完整性仿真特别准确的软件,只能看出个趋势。
电源完整性仿真的目的是确定需要添加的电容的种类及数量,若没有仿真,当种类配合不对,或是数量不够时,容易出现电源轨道坍塌的现象。因此,在实际设计中,往往多添加较多的电容。
电源完整性仿真如果要做好的话,那必须具有丰富的经验及深厚的理论基础。即使是做了五年的相关项目,也不敢说自己精通这一领域。
还好,从仿真的实用性考虑,电源完整性仿真显得并不那么重要。

六、关于EMC

前面,没有提及到EMI的问题。其实,EMC在很大的程度上,和信号完整性与电源完整性是相关的。

甚至在“信号完整性分析”这本书中,还将整个系统的电磁干扰和辐射,作为信号完整性的噪声源的一部分。

举个例子来说,有些时候,一个产品的EMC通不过3C的标准,这个时候,如果确定辐射源附近有个电感,将电感换成磁珠,也许就通过了。其原因是电感只是单纯的反射能量,而磁珠是可以吸收能量的。还有关于差分信号的共模电流,很多时候,也是辐射的重要来源。
到了最后,就可以真正的殊途同归。

 

posted on 2014-05-18 18:52  空气微凉  阅读(1181)  评论(0编辑  收藏  举报

导航