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PCI总线互连之时序分析与仿真验证

发布时间:2022-05-30 发布时间:
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随着通信、计算机等电子技术的快速发展,对高速PCB设计分析带来了越来越高的要求,包括信号完整性(SI)分析(如延迟、反射、串扰、时序等)、EMC/EMI分析(如传导(CE)与辐射(RE)骚扰分析、抗扰分析、散热分析等)、电源完整性(PI)分析与仿真等。分析域也从单纯的时域走向了时域与频域的结合。单板的PCB设计密度迅速加大,所涉及的学科也从以往的单纯性学科演变为包括通信、计算机、机械、电工、热学和材料等的综合性学科。

PCB仿真与验证技术及工具,由最初的高速设计向高频设计方向快速发展,其建摸模型已经由百兆赫兹速率的SPICE/IBIS向千兆赫兹速率的S参数(网络化离散参数模型)过渡,形成了综合性的建摸技术。设计工程师对工具的理解与操作变得极其复杂,对所掌握知识面与理论知识深度也提出了很高要求。

由于上述原因,在目前PCB设计需求方面,出现了越来越细致的专业化分工并已形成全球范围内的外包趋势,通过外包合作,委托公司可以得到如下资源优势:

1. 不需要投入巨额资金及时间建设PCB设计平台;

2. 可以将精力集中到自己的核心竞争力上,即产品软硬件及产品功能方面;

3. 可以争取更快速的产品上市时间,缩短开发周期;

4. 可以应用到业界最先进的PCB设计和仿真分析技术;

5. 设计公司会更及时响应客户的需求,以更高的责任心来保证客户的产品质量。

高速PCB设计的流程

图1描述了PCB设计的流程,以进程科技公司的《高速PCB设计流程》为参考。


图1: PCB设计流程

关键性流程节点介绍:

预审 评估设计难点,分析与分配设计资源需求,生成概念性PCB设计轮廓,PCB器件封装检查与补充等。

布局评审 由结构约束条件、信号特性、电性能约束条件以及仿真数据等反馈布局建议,最终确认布局。

布线审查 由综合性结构、物理与电性能的设计要求与单板设计特性,反馈布线建议,最终确认布线。

设计验证 通过综合团队技能与工具的运用进行全局性的设计评估与验证,为合格设计提供必要的保证。

投板审查 规则化检查设计输出的数量与质量,并作菲林文件确认。

高速PCB设计验证

设计验证的先决条件是充分的设计数据和模型数据、严格地分析与判断及充分的团队技能(以保证对知识的理解和对工具的运用)。

本阶段是设计保证的核心,代表着设计层次水平与质量保证,也是进程科技公司目前努力建设的环节。图2对这个过程作了框图描述。


图2:PCB设计验证流程框图

从上述流程及目前的工具状况可知,设计验证涉及了几个平台的运作,包括设计平台与仿真平台,而仿真平台又涉及了不同厂家工具的交叉运用。

电性能验证的三大流程节点特征如下:

信号完整性分析 该分析为时域分析,其特点为很成熟而且仿真工具丰富、功能强;实际测试方法为阻抗测试、波形测试和眼图。

电源完整性分析 该分析为频域分析,目前处于完善中,特点是仿真工具少,需要三维场分析;实际测试方法为网络分析法。

电磁兼容性分析 该分析为频域分析,目前处于完善中,特点是仿真工具少,需要三维场分析;实际测试方法为微波暗室、综合设备等。



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