Основная задача анализа целостности сигнала в межсоединениях печатной платы  заключается в выявлении  на этапе проектирования электромагнитных помех, для дальнейшего их устранения.

Целостный сигнал — это сигнал с четкими и быстрыми переходами, стабильными и четкими логическими уровнями, точными соотношениями во времени. Электромагнитные помехи являются главным фактором, влияющим на целостность сигнала.

Существует три основных помехи:

  1. Задержка сигнала - это время, за которое сигнал доходит от передатчика до приемника. Причиной это задержки являются физические свойства трасс.
  2. Отражающие сигналы. Они возникают, если сигнал, который распространяется по линии передачи, встретит изменение волнового сопротивления, из-за чего некоторая часть сигнала отразится, а форма прошедшей части сигнала будет искажена.
  3. Перекрестные помехи - это любые явления, в которых сигнал, переданный по одной линии канала связи, создаёт нежелательный эффект в другой линии.

Для анализа целостности сигнала широко используют IBIS модели. IBIS (Input/Output Buffer Information Specification) — спецификация, описывающая входные и выходные буферы интегральных схем, стандартизованная EIA и ANSI (656-A).

IBIS-модель содержит информацию, относящуюся к цифровым буферам кристалла микросхемы. Анализ целостности сигнала делится на два этапа: предтопологический и посттопологический анализ.

Предтопологический анализ включает в себя предварительное исследование системы на наличие в ней проблем с целостностью сигналов.

Посттопологический анализ включает в себя максимально полное исследование системы на наличие проблем целостности сигналов с учетом реальной трассировки.

Методика анализа целостности сигнала делится на этапы.

  1. Эквивалентное построение схемы межсоединений.
  2. Выбор IBIS-модели для каждого элемента.
  3. Корректировка настроек для получения читаемых осциллограмм.
  4. Анализ полученных осциллограмм на выявление электромагнитных помех.
  5. Исправление выявленной ошибки.

Для данной работы приведен пример предтополгического анализа целостности с использованием DDR MT46V16V8 и контроллера FF896

1.            Была спроектирована схема для дальнейшего предтопологического анализа целостности сигнала (рис. 1).

1  
Рис. 1. Схема с MT46V16V8.

2.            Что бы приступить к анализу целостности сигнала необходима для каждого элемента выбрать подходящую IBIS-модель. Для контроллера FF896 выбираем модель virtex_FF896.ibs (рис. 2а) для элемента MT46V16V8 выбираем модель t85a.ibs     (рис.2 б).

12323  
  а)                   б)
Рис. 2. Выбор IBIS – модели для: а) FF896  б) MT46V16V8

3.            После того как  на все элементы были выбраны IBIS - модели необходимо изменить некоторые параметры для более удобного анализа. Затем запускаем симулятор (рис. 3.)

213123123  
Рис. 3. Digital  Oscilloscope

4.            Из  Рис. 3 . видно, что фронт волны dimm4.back и dimm4.front опаздывает на почти 2 нс. Чтобы это исправить необходимо взглянуть на схему. Можно обратить внимание на трансмиссионную  линию  TL53, значение Delay (задержка) = 1.5 нс.

5.             Для того чтобы уменьшить задержку уменьшим значение Length до 0.8. После чего задержка стала  118.3 пкс.

После изменений параметров трансмиссионной линии TL53, проведем повторную симуляцию и увидим как поменялись волны (рис. 4).

12321321312312312312  
Рис. 4. Повторная симуляция

Повторив симуляцию,  после изменений некоторых параметров видим, что фронт волны dimm4.back и dimm4.front нормализовался.

Выводы:

В данной работе было проведено исследование методики анализа целостности сигнала в межсоединениях печатных плат электронных средств , использование IBIS-моделей для анализа сигнала. Был проведен предтопологический анализ с использованием DDR MT46V16V8 и контроллера FF896, в ходе чего была выявлена задержка сигнала, которая нарушала целостность сигнала.

Список литературы 

1. Л. Н. Кичеев, Н. В. Лемешко IBIS-модели и их применение в задачах ЭМС. Москва: Изд-во Грифон. 2016 - 18 с.

2. Л. Н. Кичеев, А. И. Феоктистов, Н. С. Фомичева Анализ целостности сигналов в САПР печатных плат МИЭМ 2006 - 54 с.