Лабораторная работа № 4. Моделирование перекрестных искажений в системах в корпусе

Цель работы: целью работы является изучение особенностей моделирования перекрестных наводок, возникающих при 2D и 3D монтаже систем в корпусе.

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Моделирование перекрестных наводок осуществляется в программах анализа целостности сигнала, таких как HyperLink фирмы Mentor Graphics, Allegro PCB SI фирмы Cadence.

Для анализа целостности сигнала и оценки потерь при рассогласовании необходимо сформировать модель межкомпонентной связи между кристаллами, которая должна включать входные и выходные буфера, трассу распространения сигнала, переходные отверстия или контактные площадки, модель проводника между кристаллами. Пример модели линии передач между кристаллами (в качестве модулей взяты прототипы Virtex4 c стандартным буфером SSTL18 с цифровым контролируемым импедансом, 83.5-омная линия передач по кристаллу и между кристаллами с задержкой в 298 и 447 пикосекунды) приведен на рис. 3.4.1.

Рис. 3.4.1. Модель линии передач

Модель строится на основе экстрактированой топологии кристаллов системы в корпусе или формируется разработчиком в специальном редакторе линий передач (для HyperLink – LineSim).

На основании сформированной модели проводится моделирование распространения сигнала, оценки скорости и формы нарастания переднего и заднего фронта (рис. 3.4.2).

Рис. 3.4.2. Оценка формы сигнала и скорости нарастания

переднего и заднего фронта

По результатам моделирования, в случае невыполнения технических требований к форме и скорости распространения сигналов, корректируют топологию, вводят согласующие элементы, меняют конструкцию буферов, изменяют электрическую длину линии передач.

Для комплексного анализа линии передач проводят моделирование «глазковых диаграмм», позволяющее оценить качество передачи. В этом случае в качестве источника задается колебание в виде меандра или псевдослучайной последовательности. Качество оценивается по глазковой диаграмме путем анализа допусков окна для данного стандарта (рис. 3.4.3).

Рис. 3.4.3. Глазковая диаграмма и спектр сигнала

Затем оценивают спектр сигнала при его распространении между кристаллами в корпусе (рис. 3.4.3).

Для оценки перекрестных наводок создается аналогичная модель, содержащая в себе несколько линий передач. Моделирование производится по методике, приведенной выше, за исключением того, что оценивается качество, форма сигнала и скорость распространения для каждого из межкомпонентных связей. Пример модели для случая с тремя связями сопротивлением 55 Ом приведен на рис. 3.4.4.

Рис. 3.4.4. Модель оценки перекрестных наводок для трех межсоединений

межсоединение А

межсоединение B

межсоединение С

Рис. 3.4.5. Диаграммы для оценки перекрестных наводок

Варианты заданий приведены в таблице. В первом задании необходимо промоделировать линию передач в соответствии с типом буфера. Во втором задании промоделировать перекрестные наводки в соответствии с матрицей связности: А, В, С – буферы, 1 и 2 – вход и выход.

Варианты заданий

№ Вар.	1	2	3	4	5
Первое задание
Тип буфера	SSTL18	SSTL2 I	SSTL2 II	LVDS 25	BLVDS 25
Второе задание
	А1 – А2, В1 – С2, С1 – В2	В1 – В2, А1 – С2, С1- А2	С1 – С2, В1 – А2, А1 – В2	А1 – В2, В1 – С2, С1 – А2	А1 – С2, В1 – В2, С1 – А2

Отчет по лабораторной работе должен содержать: схему модели, схему низменной модели, результат моделирования, выводы по качеству сигнала, результирующий вывод по уровню перекрестных наводок в системе в корпусе.