高速背板仿真分析在信号完整性中的应用

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"高速背板仿真分析主要关注的是在电信网络产品设计中,如何高效地对新开发的发送机线路卡在现有系统中的性能进行验证。设计师利用PLTS进行测量,获取4端口S-参数数据,然后导入到ADS(Advanced Design System)中,创建精确的行为模型,以节省建模时间并确保仿真准确性,加速发送机线路卡的上市进程。信号完整性仿真分析是关键的技术手段,用于评估信号经过传输路径后的质量,包括上升/下降时间、保持时间等指标,以及在特定协议和数据内容下的误码率。此技术对于处理背板信号传输系统中的频率选择性衰减、趋肤效应和传输线效应等影响信号完整性的因素至关重要。安捷伦ADS软件提供了全面的仿真工具和流程,结合频域、时域和电磁场仿真技术,帮助设计师优化传输协议和数据内容,以应对项目开发时间紧迫和问题定位与解决的需求。" 在高速背板仿真分析中,设计师面临的挑战是如何在保留部分现有系统的情况下,确保新开发组件的兼容性和性能。通过使用PLTS测量和ADS建模,可以快速构建复杂背板结构的行为模型,减少实际硬件测试的时间和成本。信号完整性仿真分析技术在此过程中扮演着核心角色,它不仅帮助分析信号在传输过程中的质量变化,还能预测可能的问题,如信号衰减、反射和串扰,这些都是高速背板设计中常见的问题。 安捷伦ADS软件提供了强大的信号完整性仿真工具,它能够处理时域和频域的效应,考虑如电源完整性、电磁干扰(EMI)和信号失真等因素。对于一个典型的背板信号传输系统,包括芯片、封装、PCB板、电源网络和协议等,ADS能帮助设计师深入理解这些元素如何相互作用并影响信号传输。例如,背板中的过孔、导线和转接器等会引入信号衰减,而不同的传输协议和数据内容可能需要不同的补偿策略来保证信号的准确传输。 在项目开发时间紧迫的情况下,信号完整性仿真分析能够提前发现潜在问题,避免在硬件制造阶段出现返工,从而显著缩短产品开发周期。同时,通过仿真分析,设计师能够精确地定位问题源头,如信号失真或噪声引入,进而提出有效的解决方案,优化设计。例如,调整线路布局、选择合适的信号摆率或者改进电源管理,以提高系统的整体性能。 高速背板仿真分析是电信网络产品设计中的重要环节,它结合了先进的仿真技术,如安捷伦ADS,以确保信号在复杂系统中的稳定传输。通过对信号完整性的深入理解和精确模拟,设计师能够优化设计,减少风险,提高产品的可靠性和市场竞争力。
2009-05-30 上传
近年来, 高速数字设计领域正在面对越来越多的信号完整性(SI)问题, 即更多 的时候需将数字信号视为模拟信号并保证其传输质量。这一方面是由于时钟频率不断 提高,信号边沿越来越快,另一方面也是由于大规模,超大规模芯片的集成度不断增 长及其广泛应用,电路板上的功能密度和信号的互连密度不断增加,从而使得电路的 分布参数,电磁相互作用的场特性越来越明显。另有其它原因如时间和经费等使信号 完整性设计已逐渐成为高速数字设计任务中的一个重要组成部分,而仿真则成为信号 完整性设计与分析的重要手段。 本设计考虑了一种用于高速串行空分开关互连结构的背板。其串行数据互 连的波特率是1.25Gbps,这意味着最大可能的基频为625MHz;数据以差分模式 进行传输,信号上升沿和下降沿300PS 左右,按照H. Johnson 定义的转折频率 (Knee Frequency)〖1〗,主要频率成份达1.17GHz,因此一种子板-背板-子板的 系统级信号完整性仿真,及由此确定一种优化的背板PCB 参数成为整个系统设 计不可缺少的部分。此外,系统主时钟分配网络也采用了差分传输模式,信号上 升沿和下降沿350PS 左右,它提供了125MHz 的系统时钟,也作为仿真设计中 重点考虑的关键网络。尽管这样一种千兆位互连背板的设计还需考虑其它信号完 整性因素,但限于篇幅,这里仅就上述两种关键网络的仿真分析进行描述。本文 首先讨论了仿真前模型的选择和提取及相关的设计考虑,然后基于布局前的系统 级仿真确定了背板的PCB 层叠结构及布线参数,最后详细描述了系统设计完成 后即布局后的仿真结果