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江苏体彩网|首页:高速数字电路的设计与仿真


【江苏体彩网】高速数字系统平滑设计的关键是保持原始信号,影响信号完整性(即信号质量)的因素主要包括传输线长度、给定电阻、电磁干扰、串扰等。为了在设计过程中保持信号的完整性,需要使用一些建模工具,建模结果会对PCB布线起到指导作用。布线完成后,提取网络,布线后对信号进行建模。

只有建模正确后,才能发送处理。目前这类建模工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。

Hyperlynx是一个非常简单易用的工具,软件包括LineSim和BoardSim两个工具。LineSim用于约束布线和各层的参数,设置时钟的布线流形结构,布线设计前自由选择元器件的速度和临床信号的完整性,尽量避免电磁辐射和串扰等问题。BoardSim作为布线后,慢慢分析设计中的信号完整性、电磁兼容性、串扰问题,分解串扰强度报告,区分并解决串扰问题。

作者利用LineSim工具对信号阻抗匹配、传输线长度和串扰进行了建模和分析,得出了具有指导意义的结论。阻抗匹配高速数字信号的阻抗匹配非常重要。给定值差,信号不会产生小的过冲和下冲,幅度达到数字信号的阈值,也不会产生误码。

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阻抗匹配有两种类型:串联端接和分段端接。由于其功耗低、端接方便,在实际工作中一般采用串行端接。Hyperlynx建模工具对终端阻力的影响分析如下。

74系列创建的IBIS模型如图1右图所示。建模时,选择一个发送到最后,另一个接收。

传输线是带状线。线宽0.2mm,介电常数4.5(常用FR4材料),这样传输线的电阻为51.7。

设置信号频率为50MHz的方波,将串联端接电阻Rs分别设置为0、33、100,并进行建模分析。建模结果如图2的右图所示。该图显示了给定电阻分别为0、33和100时接收端的信号波形。从波形可以看出,波形在0处有相当大的过冲和下冲,信号最好;100时信号波动小,方波完全变成正弦波。

且给定电阻为33时波形较好。对于理想的给定电阻值,可以利用软件的terminatorWizard工具,根据器件的参数模型自动计算出最佳给定电阻为33.6,在实际应用中可以与33相匹配。

利用该装置的建模和IBIS模型,可以准确地告诉给定的电阻值,从而可以控制信号的完整性。图1 74串联建模模型图2不同串联端接电阻的建模结果传输线长度的影响在高速数字电路的设计中,除了阻抗匹配外,有些器件对传输线长度有严格的抑制,信号频率越高,被抑制的传输线长度越高。以X1设备和X2设备为例,创建建模模型,如图3右图所示。

在建模模型中,增加给定电阻33,建模信号频率为66MHz方波,过渡传输线长度分别为76.2mm和254mm。建模结果如图4右图所示。

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