利用IBIS模型进行信号完整性计算

出处:电子工程专辑 发布于:2012-01-30 17:03:36

  在您努力想要稳定板上的各种信号时,信号完整性问题会带来一些麻烦。IBIS模型是解决这些问题的一种简单方法。您可以利用IBIS模型提取出一些重要的变量,用于进行信号完整性计算和寻找PCB设计的解决方案。您从IBIS模型提取的各种值是信号完整性设计计算不可或缺的组成部分。

  当您在您的系统中处理传输线路匹配问题时,您需要了解集成电路和PCB线路的电阻抗和特性。图1显示了一条单端传输线路的结构图。

图1:连接发射器、传输线路和接收器组件的单端传输线路

图1:连接发射器、传输线路和接收器组件的单端传输线路

  就传输线路而言,我们可以从IC IBIS模型提取IC的发射器输出阻抗 (ZT, Ω)和接收器输入阻抗(ZR, Ω)。许多时候,IC厂商产品说明书中并没有说明这些集成电路 (IC) 规范,但是您可以通过IBIS模型获得所有这些值。

  您可以用下面四个参数定义传输线路:特性阻抗(Z0, Ω)、板传播延迟(D, ps/in)、线路传播延迟(tD,秒)和线迹长度(LENGTH,英寸)。一般而言,FR-4电路板的Z0范围为50Ω到75Ω,而D的范围为140 ps/in到180 ps/in.Z0和D的实际值取决于实际传输线路的材料和物理尺寸(《参考文献 1》)。特定电路板上的线路延迟(tD)等于传播延迟(D)乘以您所使用线迹的长度(LENGTH)。所有板的计算方法均为:

  使用FR-4板时,合理的带状线传播延迟为178 ps/英寸,特性阻抗为50Ω。

  用于信号完整性评估的发射器规格为输出阻抗(ZT)。确定输出阻抗时,IBIS模型中的[Pin]区提供每个引脚的电阻、电感和电容寄生值。之后,您可以将封装电容与各个缓冲器的电容值(C_comp)放在一起,以便于更清楚地了解。

  正如 [Pin] 关键字上面的 [Component]、[Manufacturer] 和 [Package] 描述的那样,[Pin] 关键字与具体的封装有关。您会在[Pin]关键字表中找到封装电容和电感,因为它与引脚有关。例如,在ads129x.ibs模型中(《参考文献 2》),图 2 表明了在哪里可以找到引脚 5E(PBGA,64 引脚封装)信号GPIO4的L_pin值和C_pin值。

图2:包括C_pin值在内的ads1296zxg封装的封装列表

图2:包括C_pin值在内的ads1296zxg封装的封装列表

  该信号和封装的 L_pin(引脚电感)和C_pin(引脚电容)分别为1.489 Nh和0.28001 pF.

  第二个重要的电容值是[Model]关键字下面的C_comp值。正如您在IBIS模型中找到正确的模型一样,您也会找到一份C_comp值的列表。图3显示了DIO_33模型中C_comp的一个例子(《参考文献 2》)。

图3:ads129x.ibs中,其为Model DIO_33及其相关C_comp值的列表。

图3:ads129x.ibs中,其为Model DIO_33及其相关C_comp值的列表。

  在图3的声明中,"|"符号表示一段注释。该声明中的有效C_comp(《参考文献 3》)列表为:

  通过该列表,PCB设计人员可以在三个值之中做出选择。在PCB传输线路设计阶段,3.072722 Pf的典型值是正确的选择。

  IBIS模型为PCB设计人员提供了一些线索,让他们可以在转到样机设计以前进行板模拟。如果您知道了查找的方法,IBIS模型就可以为您提供所有引脚的特性阻抗和电容。评估工作的下一步是确定每个缓冲器的输入/输出电阻,我们将在下次为您介绍。

  参考文献:

  1、高速数字设计:黑魔法手册,作者:Johnson, Graham, Prentice Hall

  2、ads129x.ibs, IBIS模型,sbam021b,TI

  3、产品说明书之外的收获-IBIS,作者:Baker, Bonnie

  4、PCB datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/PCB_1201640.html.

  5、Model datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/Model_486403.html.

关键词:利用IBIS模型进行信号完整性计算

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