高速电路的印制板仿真流程模板.doc

高速电路印制板（PCB）仿真摘要：简明描述了印制电路板仿真过程，分析仿真对于设计高质量、高精度PCB关键意义，并在场景产生器PCB板上使用仿真工具对关键信号（时钟信号）进行信号完整性和EMC分析，和并行信号串绕问题分析，依据仿真结果调整了原有设计，从而达成提升了信号质量目标。关键词：传输线；IBIS模型；信号完整性；电磁兼容1序言在高速IC设计中，伴随系统速度和布线密度提升，信号完整性（SI）、串绕、EMC问题对于设计高质量PCB板越来越关键，而在已经有PCB板上去分析和发觉这些问题是一件很困难事情，即使找到了问题，对于一个已完成PCB板要实施有效处理措施也需要花费大量时间和费用。相比之下，在设计早期和设计过程中就考虑到这些方面影响话，修改一样问题所花费时间和金钱要少得多，所以需要寻求一个能够在物理设计完成之前查找、发觉并在电路设计过程中消除或减小这些问题，依据实际物理设计中多种参数，进行深入细致分析方法，仿真就是其中之一。印制电路板仿真有两种：线仿真和板级仿真。线仿真能够依据设计对信号完整性和时序要求，在布线前帮助设计者调整元器件布局、计划系统时钟网络和确定关键线网端接策略，在布线过程中跟踪设计，随时反馈布线效果；板级仿真通常在PCB设计基础完成以后进行，能够综合考虑如电气、EMC、热性能及机械性能等方面这些原因对SI影响及这些原因之间相互影响，从而进行真正系统级分析和验证，和线仿真相比而言，比较复杂。在还没有开始布线之前进行线仿真，称为假设性仿真，这种仿真目标在于估量多种电路元素影响，从而为参数设置和布线约束，关键网络端接策略提供一定依据。场景产生器是一块用于数据处理专用板卡，其时钟频率为33MHz，信号速度比较快，布线密度较大，要确保系统正常工作，其PCB设计中必需要处理其信号完整性和EMC问题，本文中，作者使用仿真技术来估量估计可能引发信号完整性，串绕和EMC问题，检测已经完成布线传输性能，综合多方面考虑，定出合理布线约束条件，终端匹配策略等。2仿真步骤通常印制板仿真步骤图1所表示，首先要建立起元器件仿真模型，然后进行假设性仿真来确定布线过程中需要参数设置和部分约束条件，接下来在实际布线过程中随时经过线仿真检验布线效果，最终在布线基础完成以后进行板级仿真来检验系统工作性能。3仿真模型仿真过程中器件需要有对应仿真模型，仿真模型正确性很大程度上就决定了仿真精度。通常使用有IBIS和Spice模型。IBIS是用来描述IC器件输入、输出和I/OBuffer行为特征文件，而且用来模拟Buffer和板上电路系统相互作用。在IBIS模型里关键内容就是Buffer模型，因为这些Buffer产生部分模拟波形，仿真器利用这些波形来仿真传输线影响。因为IBIS描述了Buffer输入和输出阻抗、上升和下降时间和对于不一样情况下上拉和下拉，工程人员能够利用这个模型对PCB板上电路系统进行SI、串扰、EMC以立即序分析。IBIS模型和Spice模型相比含有计算量较小（通常只有对应SPICE模型1/10到1/100）、仿真速度快、无需描述I/O单元内部设计和晶体管制造参数，保密性强，所以易于从厂商处取得、能够对高速振铃和串扰进行正确精细仿真、考虑了封装寄生参数等优点，所以对于场景产生器PCB仿真，器件仿真模型选择了IBIS模型。IBIS模型能够从厂家网站上搜索，也能够利用编辑器来生成。要自己建立IBIS模型，首先需要获取建立模型必需信息。这些信息包含元件封装类型，管腿数目，管腿名称和信号名称映射关系，器件供电电压大小，元件生产厂家等，有了这些信息以后，作者利用HyplinxIBIS编辑器对场景产生器中全部用到器件生成了对应IBIS模型，存入元器件库中，为后面仿真做好了准备。4假设性仿真和线仿真在假设性仿真之前，印制板上大型器件位置已经基础确定，如前所述，此时对于以后布线过程中哪些信号需要终端匹配，使用怎样终端匹配，和多种信号线宽，线距等参数设置应该确定下来，因为这些参数实际上就是布线约束条件，假如指定得不合理，可能使得布线质量不好甚至造成整个过程返工，对于设计人员来说，浪费了大量时间和精力，取得效果却不尽人意，所以，假设性仿真对于PCB设计是很关键。从高速设计见解来看，全部信号中因为时钟信号通常就是芯片工作基准频率，很多操作全部是在其基础上进行，假如时钟全部不正确，就谈不上芯片正常工作了，对于这种关键信号信号完整性应该是仿真首要处理问题。下面作者选出场景产生器中含有代表意义一组时钟信号，进行假设性仿真，来确定这些时钟信号哪些需要采取终端匹配，选择怎样终端匹配最适合。图2所表示，芯片A为一晶振，其1，2，3腿分别给芯片B，芯片D，芯片C提供相同频率（33MHz）时钟作为芯片工作时钟，能够看出，A、B、C位置比较靠近，而D片和A距离较远，因为这种物理位