Материал: Электромагнитная совместимость радиотехнических систем. лабораторный практикум. Федоров С.М., Ищенко Е.А

Произведем небольшой анализ полученных данных. Как видно, задержки при прохождении пути порт – вход печатной платы практически нет, однако заметно, что амплитуда сигнала уменьшилась до 4 вольт, пройдя печатную плату и конденсатор задержка до уровня срабатывания микросхемы (2,5 В) составила 3,5098-0,69488=2,81492 нс. Такая задержка может быть недопустима для ряда электроники, например, в стандарте DDR4 частота срабатывания чипов 2,4

– 4,6 ГГц, что соответствует времени срабатывания в 0,4 – 0,2 нс, а в данном случае задержка сигнала составила 2,8 нс. Для того, чтобы преодолеть данную проблему приходится производить модификацию шин, как показано на рис. 21, что позволяет выровнять длины дорожек.

Рис. 21. Высокоскоростные цепи с выровненными длинами дорожек

Также заметно, что, пройдя данную линию передачи, уровень сигнала уменьшился до 2,5 В, что является критическим уровнем для стабильной работы цифровых микросхем. В результатах присутствуют и спектральные плотности напряжения, ток, который протекает, его спектр.

Таким образом, данный инструмент моделирования позволяет проанализировать очень важную составляющую проектирования высокоскоростных цепей – задержку прохождения сигналов.

Моделирование целостности сигнала (SI TD/ SI FD)

Для высокоскоростных цепей в печатных платах очень важно проверять целостность путей прохождения сигналов, то есть вся система, состоящая из выбранных высокоскоростных линий передачи, источников сигналов и нагрузок, должна быть проанализирована с точки зрения задержки, превышения, недостаточного срабатывания и перекрестных помех. Для такого рода анализа

20

системы доставки энергии обычно считаются идеальными, и моделирование выполняется во временной области.

Как правило, такой анализ рекомендуется проводить для многослойных печатных плат, так как переходные отверстия имеют индуктивность и емкость, что способно привести к большим потерям и изменениям характеристик сигнала. Рассмотрим в данном случае достаточно простую схему, которая состоит из двух элементов TI SN74AHCT157DB, резистора и конденсатора, через которые будет проходить сигнал. Большое внимание стоит уделить той особенности, что при использовании IBIS модели программа разрешит установить задающий импульс только на сигнальные выходы элемента (в данном случае сигнал с U1 с 4 пина – выход 1Y) подается на приемные входы через пассивные элементы. Пример исследуемой, достаточно простой схемы, приведен на рис. 22.

Рис. 22. Схема для моделирования целостности сигнала, который пройдет через RC

Так как в данном случае достаточно однослойной печатной платы, для более интересного исследования создадим искусственно второй слой, на котором расположим полигон земли, а также проведем одну из шин соединения – рис. 23.

21

Рис. 23. Искусственно созданные потери

Теперь необходимо воспользоваться PCB Studio для импорта полученного ODB++ файла, чтобы осуществить его моделирование. Процедура импорта аналогична, описанному в п. 2.2.1. В данном случае на пункте определения типов соединителей автоматически будут присвоены GND – земля, VCC – power (рис. 24).

Рис. 24. Автоопределение типов линий

22

Особое внимание стоит уделить окну «компоненты», так базовые пассивные элементы, конденсатор и резистор, должны автоматически определиться в соответствии со значениями, которые были установлены в Altium designer. Для логических микросхем необходимо использовать IBIS модель, если она присутствует. В данном случае модель была определена компанией-производителем

TI (ti.com). Для этого выбираем компонент -> edit -> part type -> I/O Device -> Assign Model -> указать путь к компоненту. TI производит как правило широкую линейку микросхем одного наименования, которые могут отличаться между собой корпусами, характеристиками потребления энергии, в данной ситуации на выбор предлагается несколько элементов, искомый – AHCT157_DB (рис. 25), после нажатия «Ok» произойдет автоматическое присвоение входов/выходов компонента (рис. 26).

Рис. 25. Окно выбора IBIS модели

Рис. 26. Карта входов/выходов

23

Следующим этапом можно приступать к настройке моделирования целостности сигнала SI TD, для этого достаточно выбрать любую из линий, которая ведет на конденсатор/резистор, после чего программа автоматически определит линию моделирования от выхода U1 до входов U2 (рис. 27).

Рис. 27. Окно выбора линии от U1 до U2

Далее необходимо задать тип сигнала, который будет подаваться на линию (Stimulus). При присвоении IBIS модели – это возможно осуществить только на выходных контактах элемента. В данном случае необходимо выбрать DDR_Read, с периодом 10 нс, длительностью импульса в 5 нс, а битовую последовательность определить, как “1010110”, базовые характеристики подаваемого сигнала изображены на рис. 28, присвоенные контакту U1-4 (выделен на рис. 27) на рис. 29.

Рис. 28. Базовые настройки импульсов

24