Мастер-класс по проектированию скоростных плат
Мастер-класс
«Методы эффективного проектирования печатных плат со скоростными сигналами.
Современные средства проектирования и моделирования компании Cadence»
Предложенный вниманию инженеров-конструкторов регулярный семинар для наших клиентов посвящен вопросам проектированию и моделированию сложных цифровых и цифро-аналоговых плат со скоростными сигналами. Семинар проводился для тех, кто разрабатывает печатные платы с DDR-памятью, скоростными цифровыми интерфейсами.
Семинар ориентирован на разработчиков печатных плат, которые столкнулись с необходимостью трассировки DDR2 / DDR3 / DDR4 и ПЛИС, и ищут методику и правила трассировки, для обеспечения максимального качества и скорости обмена. Много информации предложено для схемотехников и разработчиков плат со скоростными каналами связи (PCIe, USB, Gigabit Ethernet, GTX и др.), а также аналоговых и аналогово-цифровых плат с высокими требованиями к качеству сигнала.
• Как сделать процесс проектирования печатных плат и оформления конструкторской документации более эффективным, быстрым и качественным?
• Как наиболее эффективно разместить фильтрующие конденсаторы по питанию, какие выбрать номиналы и количества?
• Корректно ли проложены полигоны земли и питания, не будет ли «звона» в цепях питания при одновременном переключении сигналов?
• Как найти перегруженные участки печатной платы по постоянному току или перегреву, и как их «разгрузить» для обеспечения надежности устройства?
• Как ускорить процесс трассировки и автоматизировать рутинные операции?
Обо всем этом мы рассказываем на семинаре. Даются методологии проектирования и рекомендации по повышению качества ваших проектов. Приводятся примеры печатных плат и рассмотрены ошибки и методы их обнаружения и исправления.
Семинар основан на программах Sigrity, Cadence Allegro, OrCAD. Рассматриваются дополнительные опции САПР Cadence Allegro и OrCAD, позволяющие повысить скорость и качество выполнения проектов печатных плат, создания библиотек, оформления конструкторской документации.
Однако семинар также крайне полезен и пользователями САПР P-CAD,Altium, Mentor и др., т.к. основная часть информации не привязана к конкретным САПР, а содержит общие теоретические и практические рекомендации для проектирования скоростных интерфейсов.
ПРОГРАММА СЕМИНАРА
1 Методология и инструменты эффективного проектирования скоростных плат
1.1 Рекомендации по параметрам и конструкциям печатных плат с BGA-корпусами ПЛИС и DDR. Параметры HDI-плат. Размеры площадок и отверстий.
1.2 Правила расчета импеданса проводников на печатной плате.
1.3 Правила трассировки скоростных параллельных и последовательных интерфейсов.
1.4 Правила трассировки DDR2 / DDR3 / DDR4. Различные виды топологий.
1.5 Эффективная трассировка и выравнивание фаз и задержек на плате.
1.6 Электрические правила для DDR в проекте САПР. Наборы правил.
1.7 Авто-контроль задержек по оси Z. Авто-контроль задержек внутри микросхем.
2 Оптимизация назначения выводов ПЛИС для ускорения трассировки.
2.1 Нюансы выбора ПЛИС для реализации проекта. Назначение выводов ПЛИС.
2.2 Создание схемы и трассировка. Взаимодействие схемотехника и конструктора.
2.3 Планирование трассировки ПЛИС. Визуализация проекта. Генерация схемы.
2.4 Авто-оптимизация раскладки связей в редакторе печатных плат.
2.5 Методология построения сквозного интегрированного маршрута проектирования ПЛИС и печатных плат.
2.6 Конкурентная авто-оптимизация нескольких ПЛИС, взаимное расположение.
3 Моделирование плат с ПЛИС и интерфейсами DDR2/3/4.
3.1 Взаимосвязь целостности сигналов и питаний на высокоскоростных платах.
3.2 Анализ системы питаний в частотной области. Устранение резонансов.
3.3 Подбор матрицы фильтрующих конденсаторов под ПЛИС и DDR.
3.4 Верификация топологии интерфейса DDR с помощью симуляции. Глазковая диаграмма. Проблемы одновременного переключения в шине данных.
3.5 Вопросы ЭМС, симуляция и спектр ЭМИ на печатном узле, поиск источника ЭМИ.
4 Моделирование целостности питаний и сигналов на печатных платах
со скоростными интерфейсами (с IBIS-моделями и без них).
4.1 Взаимосвязь между качеством системы питания, качеством трассировки и качеством скоростного интерфейса. Факторы, определяющие максимальную скорость передачи и количество ошибок в канале.
4.2 Методология анализа системы питания в многослойных платах.
4.3 Контроль падения напряжений, плотность тока, уровень шума и надежность схемы.
4.4 Методология подбора матрицы фильтрующих конденсаторов по питанию.
4.5 Скоростные цифровые сигналы, дифференциальные пары и возвратные токи.
4.6 Извлечение достоверных частотных параметров из топологии печатной платы в 3D.
4.7 Обеспечение высокой пропускной способности скоростных интерфейсов за счет моделирования целостности сигналов. Глазковая диаграмма. Диаграмма ошибок.
4.8 Анализ скоростного канала в частотной области и во временной области.
4.9 Дополнительные факторы, снижающие скорость в канале. Скин-эффект и шероховатость поверхности проводника. Регулярная волокнистая структура стеклотекстолита. Трапециевидность сечения трасс. Качество полигонов. Переходные отверстия в цепи возвратных токов.
5 Моделирование питания и температурных режимов на печатной плате с мощными компонентами, ПЛИС, процессорами, с учетом радиаторов и обдува.
5.1 Вопросы определения физических свойств материалов электронного модуля и их зависимость от температуры.
5.2 Получение 3D-распределения температур на плате и компонентах
5.3 Моделирование падений напряжения на полигонах, переходных отверстиях, получение карты IR-Drop.
5.4 Интерпретация и использование результатов для оптимизации проекта
