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測試測量

信號完整性和器件的特性阻抗

星之球激光 來源:德州儀器2012-01-31 我要評論(0 )   

在您努力想要穩(wěn)定板上的各種信號時,信號完整性問題會帶來一些麻煩。IBIS 模型是解決這些問題的一種簡單方法。您可以利用 IBIS 模型提取出一些重要的變量,用于進行信號...

在您努力想要穩(wěn)定板上的各種信號時,信號完整性問題會帶來一些麻煩。IBIS 模型是解決這些問題的一種簡單方法。您可以利用 IBIS 模型提取出一些重要的變量,用于進行信號完整性計算和尋找 PCB 設(shè)計的解決方案。您從 IBIS 模型提取的各種值是信號完整性設(shè)計計算不可或缺的組成部分。

 

當您在您的系統(tǒng)中處理傳輸線路匹配問題時,您需要了解集成電路和PCB線路的電阻抗和特性。 1 顯示了一條單端傳輸線路的結(jié)構(gòu)圖。

 

 

1 連接發(fā)射器、傳輸線路和接收器組件的單端傳輸線路

 

就傳輸線路而言,我們可以從 IC IBIS 模型提取IC的發(fā)射器輸出阻抗 (ZT, Ω)和接收器輸入阻抗(ZR, Ω)。許多時候,IC 廠商產(chǎn)品說明書中并沒有說明這些集成電路 (IC) 規(guī)范,但是您可以通過IBIS模型獲得所有這些值。

 

您可以用下面四個參數(shù)定義傳輸線路:特性阻抗(Z0, Ω)、板傳播延遲(D, ps/in)、線路傳播延遲(tD,秒)和線跡長度(LENGTH,英寸)。一般而言,F(xiàn)R-4 電路板的 Z0 范圍為 50Ω到75Ω,而 D 的范圍為 140 ps/in180 ps/in。Z0 和D 的實際值取決于實際傳輸線路的材料和物理尺寸(《參考文獻 1》)。特定電路板上的線路延遲(tD)等于傳播延遲(D)乘以您所使用線跡的長度(LENGTH)。所有板的計算方法均為:

 

 

D = 1012 Ö (CTR * LTR) or    

D = 85 ps/in * Ö (er)             

Z0 = Ö(LTR/CTR)            

tD = D * LENGTH   

 

使用 FR-4 板時,合理的帶狀線傳播延遲為 178 ps/ 英寸,特性阻抗為 50Ω。

 

用于信號完整性評估的發(fā)射器規(guī)格為輸出阻抗 (ZT)。確定輸出阻抗時,IBIS 模型中的 [Pin] 區(qū)提供每個引腳的電阻、電感和電容寄生值。之后,您可以將封裝電容與各個緩沖器的電容值(C_comp)放在一起,以便于更清楚地了解。

 

正如 [Pin] 關(guān)鍵字上面的 [Component]、[Manufacturer] 和 [Package] 描述的那樣,[Pin] 關(guān)鍵字與具體的封裝有關(guān)。您會在[Pin]關(guān)鍵字表中找到封裝電容和電感,因為它與引腳有關(guān)。例如,在ads129x.ibs模型中(《參考文獻 2》),圖 2 表明了在哪里可以找到引腳 5E(PBGA,64 引腳封裝)信號 GPIO4L_pin 值和 C_pin 值。

 

 

2 包括 C_pin 值在內(nèi)的 ads1296zxg 封裝的封裝列表

 

該信號和封裝的 L_pin(引腳電感)和 C_pin(引腳電容)分別為 1.489 Nh 和 0.28001 pF。

 

第二個重要的電容值是 [Model] 關(guān)鍵字下面的 C_comp 值。正如您在 IBIS 模型中找到正確的模型一樣,您也會找到一份 C_comp 值的列表。 3 顯示了 DIO_33模型中 C_comp 的一個例子(《參考文獻 2》)。

 

 

3 ads129x.ibs 中,其為 Model DIO_33 及其相關(guān) C_comp 值的列表。

 

3 的聲明中,“|”符號表示一段注釋。該聲明中的有效 C_comp(《參考文獻 3》)列表為:

 

|                                 typ                      min          max

|                              (nom PVT)             (Fast PVT)  (slow PVT)

C_comp                            3.0727220e-12            2.3187130e-12      3.8529520e-12

 

通過該列表,PCB 設(shè)計人員可以在三個值之中做出選擇。在 PCB 傳輸線路設(shè)計階段,3.072722 Pf 的典型值是正確的選擇。

 

IBIS 模型為 PCB 設(shè)計人員提供了一些線索,讓他們可以在轉(zhuǎn)到樣機設(shè)計以前進行板模擬。如果您知道了查找的方法,IBIS 模型就可以為您提供所有引腳的特性阻抗和電容。評估工作的下一步是確定每個緩沖器的輸入/輸出電阻,我們將在下次為您介紹。

 

參考文獻:

 

1、高速數(shù)字設(shè)計:黑魔法手冊,作者:Johnson, Graham, Prentice Hall

2、ads129x.ibs, IBIS 模型,sbam021b,TI

3、產(chǎn)品說明書之外的收獲—IBIS,作者:Baker, Bonnie

 

 

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