高速 PCB培训手记2(Allegro PCB SI的设计流程)-文章-硬件设计-PCB设计

高速 PCB培训手记2(Allegro PCB SI的设计流程)

时间:02-03 16:44 阅读:1117次

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简介：PCB（printed circuit board）设计是指印制电路板设计。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。

Allegro PCB SI 的设计流程包括如下六个步骤：

Pre-Placement Solution Space Analysis Constraint-Driven Floorplanning Constraint-Driven Routing Post-Route DRC Post-Route Analysis

Pre-Placement

如图 9 所示先将芯片、接插件等按照设计要求预放置在板上。

图 9 预放置

Database Setup Advisor

通过 Database Setup Advisor可以设置板的层叠方式、DC 网络、芯片和接插件的仿真模型等。

第一步是定义板的层叠方式，如图 10 所示。板的层叠中需设置各层的材料、厚度、传输线的线宽、绝缘材料的介电常数、差分传输线的间距，这些因素决定了各层传输线的阻抗。整个层叠的目的是各层的阻抗要连续，而阻抗的值需控制到 50－75 欧姆的范围内，最好是 50 欧姆。如果阻抗不连续，则需要进一步修改。

图 10 PCB 板的层叠方式

下一步定义 DC 网络的电位，如图 11 所示。

图 11 定义 DC 网络的电位

下一步定义分离器件和接插件，这些器件由系统创建仿真 model，如图 12 所示。

图 12 定义分离器件和接插件

接下来是与仿真关系最紧密的一步，即分配 SI 仿真模型（如图 13），要指定 IC 的 IBIS model，上一步定义的电阻、电容、I/O等可以由系统创建其仿真模型。

图 13 指定 SI model

如果芯片厂商提供的 IBIS model 不完整，则需利用 Cadence提供的 Model Integrity进行修正，

如图 14 所示。

图 14 Model Integrity

进行下一步的 SI 审计后结束 Database Setup Advisor过程。

Solution Space Analysis/Constraint-Driven Floorplanning/Constraint-Driven Routing

只有完成上述的过程后，我们才可能提取网络的拓朴，尔后进行仿真反射、串绕和定时等的仿真，图 15 是我们利用 SigXplorer提取的 TMS320C6713 数据总线中一部分的拓朴。

图 15 提取拓朴

布线拓朴的不同对信号完整性是有一定影响的。对于一组总线(地址，数据，命令)驱动多达 4、5 个设备(FLASH、SDRAM 等)的情况，在 PCB 布线时，是总线依次到达各设备，如先连到 SDRAM，再到 FLASH……还是总线呈星型分布，即从某处分离，分别连到各设备？布线拓扑对信号完整性的影响，主要反映在各个节点上信号到达时刻不一致，反射信号同样到达某节点的时刻不一致，所以造成信号质量恶化。一般来讲，星型拓扑结构，可以通过控制同样长的几个分支，使信号传输和反射时延一致，达到比较好的信号质量。在使用拓扑之间，要考虑到信号拓扑节点情况、实际工作原理和布线难度。不同的 Buffer，对于信号的反射影响也不一致，所以星型拓扑并不能很好解决上述数据地址总线连接到 FLASH 和 SDRAM 的时延，进而无法确保信号的质量；另一方面，高速的信号一般在 DSP 和 SDRAM 之间通信，FLASH 加载时的速率并不高，所以在高速仿真时只要确保实际高速信号有效工作的节点处的波形，而无需关注 FLASH处波形；星型拓扑比较菊花链等拓扑来讲，布线难度较大，尤其大量数据地址信号都采用星型拓扑时。