Pull to refresh

Comments 54

Спасибо! Пишите еще, такие статьи находят своих читателей.
По среде моделирования статьи / материалы публиковать будете?
Или что можете порекомендовать? :)
Или что можете порекомендовать? :)

Сегодня стандартом считается связка HFSS и Keysight ADS.
Мы используем Sigrity. Но это не то, что я бы стал рекомендовать. Этому инструменту (как и всем остальным, которые Cadence купил и интегрировал в себя) не хватает целостности и дружелюбности к пользователю.
Спасибо за интерес к статье! Если вас интересует моделирование в среде Allegro/Sigrity, хорошие материалы есть у PCB Soft, на сайте и YouTube канале.
А как понимать импеданс во временной области?

При этом довольно странно выглядит обозначенная во временном диапазоне область изменения импеданса. Вероятно, имеется ввиду переход от параметра отражения S11 ко входному сопротивлению с последующей трансформацией из частотной области во временную.

Возможно, имеется ввиду время распространия вдоль линии. То есть эквивалентно зависимости импеданса от расстояния вдоль линии.
Возьмем рисунок 1. Он подписан «Изменение волнового сопротивления при переходе на другой слой». Но в реальности получается это то, что мы видим на входе линии при отражении от переходного отверстия? То есть графики от времени — это входное сопротивление линии, то есть отношение напряжения на входе к входному току от времени?
Спасибо за ответы!
Результаты были получены с помощью численного моделирования в частотной области. Затем значения коэффициента отражения S11 были пересчитаны во временную область c помощью обратного преобразования Фурье.
UFO landed and left these words here
в реальности все намного проще

Пока Вы не ушли за 10GHz. Или пока не начали пилить структуру, в которой PCI Gen4 проходит через полуметровый бэкплейн и несколько коннекторов. Тут Вы уже и моделируете, и стеклотекстолит выбираете с правильным плетением, и на шероховатость смотрите и IBIS-AMI модели прикручивате и как верно написал автор — Вам нужен дорогой софт, специалист по SI и время.
В ситуациях когда Вам надо выйти из чипа и запрыгнуть в оптику — да, все намного проще. Хотя пару лет назад на 25G я на модели получил экстремум S11 в переходном отверстии прямо в Найквисте. А канал был FPGA — QSFP на расстоянии сантиметров 5. То есть в реальной жизни оно бы скорее всего не работало.
небольшой офтоп: какая частота подразумевается по частотой Найквиста например для PCIe 3.0 8.0 GT/s? Спасибо.
Когда говорят Найквист применительно к HS-шинам — имеют в виду частоту паттерна 1010101… То бишь для 8GT/s — это 4ГГц.
Хотя лично меня такое использование термина «частота Найквиста» несколько коробит. Но все привыкли уже.
А что подразумевается в иностранной литературе под понятием Nyquist rate? Насколько удалось понять это не то же самое что частота Найквиста. И Nyquist rate = 2*Baudrate. Т.е. для тех же 8GT/s Nyquist rate = 16GHz?
Ну классически Частота Найквиста — это половина от частоты с которой надо нарезать сигнал, чтобы восстановить его без искажений. Это единственное правильное и годное определение.
Когда говорят в контексте SI Найквистом обзывают частоту, для которой надо обеспечить Loss Budget. Обычно это половина от GT/s.
Учитывая что фронт PCIe по спецефикации 30пс — его полоса 16.7ГГц. Трушный Найквист. Но это не связано с Baud Rate — просто совпало.
В начале статьи, я упоминал, что в реальности обычно всё намного проще: посмотрел рефдизайн/почитал гайдлайны — повторил. Не заработало — выпустил новую ревизию…
Я думал ты там спишь, решил за тебя поотудуваться.
Пойду тогда
Хорошая статья, разрешите пару комментариев:

— самый быстрый и простой способ на данный момент решать такие задачи, это все же Keysight ADS:) Безусловно, мое мнение сильно предвзято(очень нравится этот софт), но связка VIA Designer + CILD + SIPRO + сам схематик конечно позволяет очень легко и удобно решать задачу комплексно, на уровне всего линка, с feasibility study и what if экспериментами.

— Помимо этого, отдельно стоит отметить Simbeor, а с ним же и Юрия Шлепнева, профессионала мирового уровня и имеющего канал на Youtube с отличным контентом по данной тематике.

— backdrilling важен не только в плане удаления subs, но и в том смысле что не для любого стекапа можно сделать differential via structure сквозь всю плату так, чтобы не получить «горы» на TDR.

— не последнюю роль играет и подвод сегментов пары в области антипада, он может быть в т.ч. полигональным. Причины подобных изысканий в конечном счете все так же сводятся к борьбе L vs C, и удержании их значений в рамках разумных компромиссов.

— совершенно отдельная тема, mode conversion в случае использования таких структур, просто поставить антипад и земляные переходные «где-то там»(как часто бывает) может оказаться не только недостаточно, но и опасно.

Польза от применения антипада не только в том, чтобы сделать адекватными S параметры перехода- тот же Юрий использует очень хорошее определение, localized structures, крайне рекомендую посмотреть соответствующие ролики на его канале.
Всё правильно пишете.
— самый быстрый и простой способ на данный момент решать такие задачи, это все же Keysight ADS:) Безусловно, мое мнение сильно предвзято(очень нравится этот софт), но связка VIA Designer + CILD + SIPRO + сам схематик конечно позволяет очень легко и удобно решать задачу комплексно, на уровне всего линка, с feasibility study и what if экспериментами.

Работаем с тем, что есть. Я как конструктор больше по трассировке, а при всех недостатках Sigrity, она хорошо интегрируется с редактором печатных плат. ADS не использовал, но какую статью не откроешь, всё сделано там. Это показатель.
— backdrilling важен не только в плане удаления subs, но и в том смысле что не для любого стекапа можно сделать differential via structure сквозь всю плату так, чтобы не получить «горы» на TDR.

Такого не встречал, но звучит логично, почему бы высверливанием не уменьшить индуктивность, если есть необходимость?
— не последнюю роль играет и подвод сегментов пары в области антипада, он может быть в т.ч. полигональным. Причины подобных изысканий в конечном счете все так же сводятся к борьбе L vs C, и удержании их значений в рамках разумных компромиссов.

В этой работе на завершающей стадии «тюнинга» я тоже поигрался с параметрами сегментов в области антипада. В моём случае, картина сильно не изменилась, поэтому решил не включать в статью.
при всех недостатках Sigrity, она хорошо интегрируется с редактором печатных плат

То есть все моделирование из вашей статьи сделано в Sigrity от Cadence?
А это не то, что встроенно в Allegro, Sig Xplorer? Если нет, то не пробовали ли сравнивать результаты Sig Xplorer и powerSI?
В SigXplorer удобно задавать electrical constraints для сложных топологий. Для моделирования via не подходит, потому что не умеет в 3D.
Работаем с тем, что есть. Я как конструктор больше по трассировке, а при всех недостатках Sigrity, она хорошо интегрируется с редактором печатных плат. ADS не использовал, но какую статью не откроешь, всё сделано там. Это показатель.

Одна из причин этому, помимо совершенно адекватного интерфейса и workflow как такового, это именно удобство и для PCB Designer-а, и для SI Engineer-а: скажем, на схеме легко можно сочетать как equation-based модели, так и реальные куски layout с платы- с учетом широких возможностей параметризации легко выработать шаблоны, которые покрывают вообще все задачи под конкретное направление. Тем более нет нужды в «готовой» плате, начинать можно с любого конца.
В этой работе на завершающей стадии «тюнинга» я тоже поигрался с параметрами сегментов в области антипада. В моём случае, картина сильно не изменилась, поэтому решил не включать в статью.

Оно себя, как правило, проявляет на очень серьезных скоростях, от 56G и далее- естественно не на всех стекапах.
— backdrilling важен не только в плане удаления subs, но и в том смысле что не для любого стекапа можно сделать differential via structure сквозь всю плату так, чтобы не получить «горы» на TDR.

Максим, висящий хвост работает как паразитная емкость. Бакдрил сдвигает баланс в сторону индуктивности.
Стаб превращает глаз в звезду, так как первое что видит сигнал, когда видит хвост — это провал импеданса.
Антон, я в курсе:) просто хочу сказать что есть стекапы, в которых просто добавление антипада не решит проблему целиком, нужен еще и бэкдрил: условно говоря, емкость еще не убрали, а индуктивность уже дает о себе знать.
висящий хвост работает как паразитная емкость

Ты имеешь ввиду ёмкость между двумя стабами в diff via?
Нет. Это емкость между висящим стаканом и полигонами питания.
Стаб работает как если бы ты конденсатор в землю на линию повесил.
У него конечно есть какая-то индуктивность, но в данном включении она на тебя не влияет.
Это емкость между висящим стаканом и полигонами питания.

Именно- есть скажем плата от 40 слоев, и нужно вести сигнал глубоко: антипадом конечно вырежешь емкость до плейнов питания/земли, но он будет немалым(больше слоев=больше резать), и тут как раз встанет момент с индуктивным участком в области подвода трассы к виа. Есть конечно случаи когда это полезно, и притом на гораздо более приземленных скоростях(тот же L-comp), но тут как раз нужно избавиться «от всего», что может оказаться непомерно сложной задачей при некоторых вводных.
Стаб работает как если бы ты конденсатор в землю на линию повесил.

Neglecting transmission line losses, the input impedance of the stub is purely reactive; either capacitive or inductive, depending on the electrical length of the stub, and on whether it is open or short circuit. Stubs may thus function as capacitors, inductors and resonant circuits at radio frequencies.

Ну и тем более, есть все-таки техники( в том числе топорные весьма) терминирования стабов, но тут речь чуть о другом.
отлично, однако забыты каплевидные сочленения контактных площадок и проводников
Почему Вы думаете что они нужны здесь? И тем более в антипаде?
Эти сочленения, Teardrops, замечательны для DFM, они повышают надёжность платы, выход годных. Однако для целостности сигналов это скорее зло, особенно если вы долго «тюнинговали» свои переходки, а производитель без согласования добавил их на плату, тем самым увеличив ёмкость.
резкое изменение формы проводника приводят к большим потерям сигнала, чем плавное. актуально, в большей степени, для высокоскоростных схем
Математически можете обосновать чем с точки зрения потерь однократное уменьшение импеданса в 4 раза отличается от двукратного в 2?
К тому же импеданс, который «видит» сигнал усредняется длиной его фронта. Он никогда не меняется резко. Если неравномерность сильно меньше — Вы ее даже не увидите.
Задача создания слабо отражающего перехода с одного на другое в данном случае решается ни разу не тиардропами, а при неправильном применении ими ситуацию можно как раз испортить:) «Лишняя» медь создает лишнюю емкость, плюс как отметил Антон, сигнал этого всего не увидит в рассматриваемом контексте.
Сорри за небольшой оффтоп, но может кто из здешних гуру подскажет: какими правилами регламентируется (и регламентируется ли вообще, может такого и нет) наличие на многослойной плате окон в верхних слоях текстолита? Скажем, если МПП состоит из трёх препрегов, то могу ли я без особых усилий договориться с технологом производства о том, что мне надо в верхнем слое текстолита сделать окошко, чтобы в дальнейшем в нем «спрятать» компонент, скажем, чип-резистор SMD 0402? Припаян такой резистор, конечно, будет к своим падам, но на внутреннем слое, а не как обычно, на верхнем.
У нас есть одна плата с окнами — но там фрезой просто их вырезают на контролируемую глубину. У фрезы есть допуск и с точностью до поверхности пэдов ей не выпилить.
Думается мне, хотя я не уверен — у меня нет такого опыта, что закопанные компоненты делают путем спрессовки двух отдельно изготовленных плат.
Так вы спросите производителя. Начертите то, что вы хотите получить, да и передайте им. Как пример, Резонит всегда очень хорошо общается, причем связь можно получить напрямую с инженером-технологом и обсудить любую дичь. Не знаю, правда, не попадает ли это под определение «особые усилия».
Я начертил подобное паре крупных российских производителей — мне даже не ответили. Пару попыток связаться по телефону потом предпринял и понял, что им сложно это всё и воспринимать и готовить и производить. Потому до сих пор озадачен прологом всей этой истории.
Возможно, если вы писали от физического лица, стоит попробовать написать от организации, которая является постоянным клиентом производителя. Видимо этот фактор может играть роль. Если хотите, я могу вам с этим помочь, особенно, если проект научный или опенсорсный, напишите мне личное сообщение и мы обо всем договоримся.
Есть еще вариант — запостить вопрос на форуме www.rezonit.ru/forum.
Если актуально ещё, PCB Technology умеют делать через Китай. У нас, к сожалению, не сделают. В специфических вещах заводы пока слабы и не хотят тратить на это время даже. Слой с вырезом должен быть ядром, потом он прессуется с остальной частью платы. Там из особенностей — есть возможность подтекания препрега в полость, где-то 250 мкм, хотя его даже подрезать умеют.
Попробуйте спросить в Электроконнекте (Новосибирск, учитывайте, когда звоните). Помимо этого видел в рекламе какого-то контрактного производства возможность делать компоненты внутри платы, но это, я подозреваю, за очень неприятную цену.
У вас спортивный интерес или какие-то узкоспециализированные потребности? Сходу даже сложно представить кейс, где бы это могло понадобиться.
Регламентируется это всё стандартом IPC-7092 Design and Assembly Process Implementation for Embedded Components.
Хорошая статья, спасибо!

Для себя понял, что, по всей видимости, где-то до 5 ГГц можно особенно не заморачиваться.

В принципе, самое скоростное, что есть в моей практике — это трансиверы на 2.4 ГГц. Как-то так сложилось, что я больше занимаюсь низкопотребляющими решениями.
где-то до 5 ГГц

Зависит от длины канала и его топологии. Убить можно и гигабит.
Я даже по молодости I2C убивал по SI.
Ооо, хехе, вот у нас на работе как раз любимое развлечение — протаскивать SPI, IIC, UART и похожее через кабели длиной метров пять. :) При этом конвертеры в какой-нибудь RS-485 в силу специфики не поставить.

А что до гигагерц, то, как я говорил, для меня это трансиверы. Топология там простая — трансивер, симметрирующий узел (aka balun) и дальше SMA-разьем, все. :)
Ооо, хехе, вот у нас на работе как раз любимое развлечение — протаскивать SPI, IIC, UART и похожее через кабели длиной метров пять. :) При этом конвертеры в какой-нибудь RS-485 в силу специфики не поставить.

У меня просто была очень длинная I2C по всему устройству из нескольких плат, которая в какой-то момент еще и звездой разошлась в все стороны на достаточно большие расстояния.
Так я в первый раз узнал что такое отражения и стоячая волна.
материал из смежной области. прочитал с удовольствием — для общего развития самое то
Годная статья, респект! Только мне показалось, что фактор 1 и фактор 2 — это одно и то же, хотя могу ошибаться. И тут уже писали про Шлепнёва, присоединяюсь к этой рекомендации.
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.