Высокоскоростные печатные платы. Примеры анализа неоднородностей и применения правил сохранения целостности электрических сигналов и электропитания. Андрей Васильевич Трундов
Читать онлайн книгу.
дифференциальные стандарты и интерфейсы.
Во-первых, они обеспечивают значительно лучшую помехоустойчивость по сравнению с синфазными линиями передачи.
Во-вторых, размах напряжения на входе приемника в дифференциальных интерфейсах может быть в несколько раз ниже по сравнению с размахом сигнала на выходе передатчика.
Например, для стандарта LVDS, размах напряжения на выходе дифференциального драйвера может достигать 600 мВ. При этом размах сигнала на входе дифференциального приемника не должен быть ниже 100 мВ, что допускает ослабление исходного сигнала до шести раз. Учитывая спад АЧХ RC фильтра нижних частот первого порядка, равный -20дБ/декада (в 10 раз при изменении частоты в 10 раз), можно оценить, что при частоте среза АЧХ с границами 500—1500 МГц по уровню -3дБ линия передачи может пропускать полосу частот до значения около 10 ГГц с заданным ослаблением -15дБ (в 6 раз).
Время нарастания/спада прямоугольного импульса
определяется из выражения
Fверх. = 0,35/tнар/сп
и составит:
– 660 пс (для полосы пропускания с верхней границей на частоте 500 МГц) – стандартный FR-4, длина линии передачи 10 см,
– 230 пс (для полосы пропускания с верхней границей на частоте 1500 МГц) – высококачественный диэлектрик с меньшими потерями,
– 140 пс (для полосы пропускания с верхней границей на частоте 2500 МГц) – стандартный FR-4 – длина линии передачи уменьшена до 2 см.
Собственная частота резонанса несогласованного сегмента линии передачи
Определим собственную частоту резонанса прямой линии передачи длиной L=10 см.
F0 = V/4L = 1,66х108 / 0,4 = 415 МГц
Где L – длина линии передачи, равная четверти длины волны 𝜆
𝜆 = 4l = 0,4 м
Результаты расчета
Расчетным путем определены основные параметры однородной микрополосковой линии передачи длиной 10 см выполненной в печатной плате с диэлектриком
FR-4 с электрической проницаемостью равной 4, а именно:
– собственная частота резонанса 415 МГц,
– минимальная верхняя граница полосы частот 530 МГц,
– максимальная частота сигнала меандр не менее 100 МГц,
– минимальное время нарастания/спада прямоугольного импульса 660 пс.
Определение параметров линий передачи в среде моделирования/анализа HyperLynx SI/PI Mentor (A Siemens Business)
Выбор IBIS моделей передатчика и приемника сигнала
Точность моделирования определяется достоверностью IBIS модели драйвера и приемника тракта передачи данных.
Выбор IBIS модели передатчика и приемника для анализа характеристик тракта передачи должен определяться конкретными микросхемами, используемыми в электрической схеме. Часто запросить и получить у производителя нужную IBIS модель достаточно сложно, а иногда – невозможно.
Можно разработать собственную IBIS модель для отдельного драйвера, источника или целой микросхемы, используя справочные характеристики. Такой подход