Высокоскоростные печатные платы. Теоретические основы. Справочник начинающего SI Engineer & High Speed PCB Designer. А. В. Трундов
Читать онлайн книгу.
section>
В конце прошлого века раздел целостности электрических сигналов или Signal Integrity выделился в отдельную интересную и очень важную тему в Радиотехнике. Постепенно появилась и инженерная профессия – High Speed Engineer, редкая и хорошо оплачиваемая в данное время.
High Speed Engineer – общее понятие, которое можно перевести как специалист по высокоскоростным интерфейсам.
Более точное название профессии инженера, который занимается именно контролем целостности сигнала, звучит как SI Engineer (Signal Integrity Engineer).
Поскольку контроль качества сигнала должен осуществляться не только на уровне электрических схем, но и на всем протяжении линии передачи, стало востребовано направление разработки сверхскоростных печатных плат, работающих в поддиапазонах частот от 300 МГц до 3 ГГц, и от 3 ГГц до 30 ГГц.
Разработкой высокоскоростных печатных плат занимается инженер конструктор, или High Speed PCB Designer.
Еще пару десятилетий назад работа в данных диапазонах считалась экзотикой. В те времена о целостности сигналов я и мои будущие коллеги не имели представления. У нас не было понимания, для чего нужно большое количество слоев, что такое опорный слой, что такое волновое сопротивление. Многослойность печатных плат мы связывали только с тенденцией миниатюризации. При этом мы изготавливали двусторонние платы с помощью «лазерно-утюговой технологии». И если что-то получалось, считали себя профессионалами.
Появление нового направления в Радиотехнике стало закономерным, поскольку тенденция уменьшения массогабаритных показателей, повышения производительности, удешевления и замены дорогих параллельных интерфейсов последовательными диктовала требование к постоянному росту частоты электрических сигналов. С учетом роста частоты сигналов в кабелях, соединителях, печатных платах, стало невозможно пренебрегать потерями в диэлектрике и скин-слое, отражениями сигналов от неоднородностей, влиянием резонансов, прямыми электромагнитными излучениями отрезков линии передачи.
С течением времени накопилось много вопросов. Благодаря успехам в практической деятельности появлялись некоторые ответы. С приходом систем моделирования/анализа HyperLynx SI, PI, Thermal и Cadence Sigrity картина стала проясняться. Эти программы дали возможность быстрой проверки некоторых эмпирических правил и закономерностей.
Литература, преимущественно иностранных авторов, также предложила свою порцию знаний, которые нельзя было назвать систематизированными. В результате и появилось желание создать свои книги, поделиться личным опытом понимания и применения тех правил и рекомендаций, которые я смог наработать за 16 лет работы ведущим инженером-схемотехником.
Мои знания я разместил в двух книгах, в той, которую вы читаете в данный момент, и в книге «Высокоскоростные печатные платы. Практические рекомендации», в которой большое внимание уделено практической стороне вопроса и знакомству с современными системами моделирования/анализа целостности сигналов, питания, волновых, тепловых, электромагнитных и других процессов Sigrity Cadence и HyperLynx SI, PI, Thermal компании Mentor (A Siemens Business).
Обе книги содержат цветные иллюстрации. Печатные версии «черно-белых» книг, выполненные по технологии «Печать по требованию», также будут доступны в магазинах. С учетом того, что иллюстрации не были подготовлены для черно-белой печати, вынужден предупредить, что приобрести их вы сможете только на свой страх и риск. Рекомендуется использовать электронные версии книг в формате. pdf с цветными иллюстрациями и возможностью масштабирования изображений.
Аннотация представителя компании Mentor (A Siemens Business)
В далеком 2014 году российское гик-сообщество всколыхнула публикация пользователя под ником @Biochemist на популярном среди инженеров и программистов ресурсе www.habr.com. Публикация называлась «Инженерная культура, которую мы потеряли» и представляла собой настоящий крик души работодателя, который решил нанять в штат молодого инженера-электронщика, вчерашнего выпускника технического вуза.
Почтенный @Biochemist был до глубины души поражен тем фактом, что обладатели дипломов ведущих технических ВУЗов страны неспособны нарисовать диодный мост и ответить на вопрос, что такое триггер. Публикация вызвала бурное обсуждение, которое вышло далеко за пределы мировой сети.
В курилках московских НИИ бывалые инженеры клеймили позором молодых и заслуженных коллег, предлагая тем аналогичные задачи. Если те допускали ошибки, следовали горькие рассуждения о том, насколько всё плохо в отечественной электронике и как же мы теперь будем жить. Сам @Biochemist пришёл в итоге к выводу, что современный российский студент технического ВУЗа к старшим курсам впадает в тяжёлую депрессию от непонимания, зачем именно ему нужен весь этот массив теоретических и неочевидно-практических знаний.
Обусловлено это, опять же, по мнению автора публикации, отсутствием спроса на инженеров-электронщиков со стороны реального сектора экономики. И единственный способ заполучить в штат толкового работника – это взять студента на 2—3 курсе с ещё горящими глазами и давать