Обеспечение целостности сигналов в электронных модулях быстродействующего телекоммуникационного оборудования
Диссертация
В диссертационной работе проведен анализ состояния проблемы создания электронных модулей высокого быстродействия и возможности верификации проектных решений, что позволило отметить фундаментальное противоречие, характерное для настоящего этапа развития. Оно заключается в потребности создания электронных модулей для устройств телекоммуникаций сверхвысокого быстродействия (сотни и тысячи мегагерц… Читать ещё >
Содержание
- Введение. ф 1. Проблемы обеспечения целостности сигнала и ЭМС электронных модулей быстродействующих устройств телекоммуникаций
- 1. 1. Общая характеристика проблемы
- 1. 2. Место и стратегия проектных решений
- 1. 3. Повышение быстродействия при обработке информации
- 1. 4. Тенденции в конструкциях и технологии печатных плат
- 1. 5. Анализ использования специализированного программного обеспечения верификации
- 1. 6. Постановка задачи
- 2. Разработка стратегии верификации электронных модулей
- 2. 1. Верификация в проектировании модулей
- 2. 2. Моделирование и симуляция
- 2. 3. ГОК-моделирование
- 3. Модели линий передачи в быстродействующих модулях
- 3. 1. Влияние быстродействия системы на параметры линий передачи
- 3. 2. Целостность сигнала и ее составляющие
- 3. 3. Расчет параметров линий передач
- 4. Линии передачи с потерями
- 4. 1. Межсимвольные искажения
- 4. 2. Потери в линии передачи
- 4. 3. Источник потерь: сопротивление проводника и толщина скин-слоя
- 4. 4. Потери в диэлектрики
- 4. 5. Модель линии с потерями
- 4. 6. Волновое сопротивление линии передачи с потерями
- 4. 7. Скорость распространения сигнала в линии с потерями
- 4. 8. Ослабление в линии с потерями
- 4. 9. Полоса пропускания межсоединения
- 4. 10. Контрольная диаграмма
- 4. 11. Выводы
- 5. Дифференциальная пара
- 5. 1. Передача дифференциальных сигналов
- 5. 2. Сигналы дифференциального и общего вида и компоненты напряжения нечетного и четного видов
- 5. 3. Согласование дифференциального и общего сигнала
- 5. 4. Преобразование дифференциального сигнала в общий сигнал
- 6. Процедура верификации плат в САПР
- 6. 1. Разработка ГОК-моделей для создания виртуальных прототипов электронных устройств
- 6. 2. Верификация на основе виртуального прототипа
- 6. 3. Методология проектирования перспективных электронных модулей
Список литературы
- Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. — М.: Радио и связь, 1984. — 336 с.
- Готра З.Ю., Григорьев В. В., Смеркло J1.M., Эйдельнант В. М. Сквозное автоматизированное проектирование микроэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1989.-280 с.
- Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: пер. с нем. под ред. Максимова Б. К. Энергоатомиздат, 1995. — 304 с.
- Шваб А. Электромагнитная совместимость: пер. с нем. под ред. Кужекина В. А. -Энергоатомиздат, 1998. 480 с.
- Благовещенский Д.В. Электромагнитная совместимость: Уч. пособие. СПб.: СПбГУАП, 1999.-81 с.
- Кечиев J1.H., Пожидаев Е. Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. — М.: Издательский дом «Технологии», 2005 352 с.
- White, Donald R. J. «A Handbook on Electromagnetic Interference and Compatibility», Volume 3. Gainesville, Va: Don White Consultants, 1987. 870 p.
- Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: Пер. с англ., вып. 2/ Под ред. А. И. Сапгира. М.: Сов. радио, 1978.-272 с.
- Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: Пер. с англ., вып. 3/ Под ред. А. Д. Князева. М.: Сов. радио, 1979.-464 с.
- Chris Bowie. RF Circuit Design, Library of Congress Cataloging- in Publication Data, 1982.-p. 174.
- И. ЭМС для разработчиков продукции/ Т.Уилльямс. M.: Издателский дом «Технологии», 2004. — 508 с.
- Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: Справочник. К.: Радюаматор, 1998. — 720 с.
- Кечиев JI.H., Степанов П. В. ЭМС: стандартизация и функциональная безопасность. -М.: МГИЭМ, 2001.-82 с.
- Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: Вып. 1: Общие сведения. Графический ввод схем. М.: Радио и связь, 1992.-72 с.
- Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: Вып. 2: Модели компонентов аналоговых устройств. М.: Радио и связь, 1992. — 64 с.
- Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: Вып. 3: Моделирование аналоговых устройств. М.: Радио и связь, 1992.-120 с.
- Воробьев Е.М. Введение в систему «Математика»: Уч. пособие. М.: Финансы и статистика, 1998.-262 с.
- Дудось И.Н., Путилов Г. П., Тумковский С.Р. WEB-интерфейс к пакету Mathematica в информационно-образовательной среде//Интернет в образовании и технических приложениях: Сб. науч. трудов под ред. Г. П. Путилова. М.: МГИЭМ, 2000, с. 38 — 42.
- Воротилин П.С., Гердлер И. Н., Тумковский С. Р. Использование системы Математика для обучения через Интернет//Интернет и автоматизация проектирования: Сб. науч. трудов под ред. С. Р. Тумковского. М.: МГИЭМ, 2001, с. 6 — 8.
- Воробьев Е.М. Система Математика как инструмент решения инженерных задач//Интернет и автоматизация проектирования: Сб. науч. трудов под ред. С. Р. Тумковского. М.: МГИЭМ, 2001, с. 166 — 173.
- Котельников Д. С. Медников А.А. Практика сертификации ТС по требованиям ЭМС//ЭМС и безопасность. Новое в ЭМС и ЦС, вып. 4. М.: МГИЭМ, 1998, с. 132 — 134.
- Кечиев JI.H., Носов В. В., Степанов П. В. Проблема ЭМС и стандартизация//Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. трудов под ред. Л. Н. Кечиева и П. В. Степанова. М.: МГИЭМ, 2000, с. 5 -16.
- Носов В.В., Степанов П. В. Тенденции стандартизации в области ЭМС//Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. трудов под ред. Л. Н. Кечиева и П. В. Степанова. М.: МГИЭМ, 2000, с. 17 — 21.
- Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. Пер с англ. — М.: Радио и связь, 1988, 560 с.
- Matthias Troescher. Electromagnetic compatibility is not signal integrity / ITEM 2002. -c.153−156.
- Кечиев Л.Н., Гердлер О. С., Степанов П. В. Метод граничных элементов в анализе коммутационных плат. М.: МИЭМ, 2001 — с. 56.
- Нейман Л.Р., Демирчян К. С., Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебник для вузов. Том 2. 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. -416 с.
- Douglas Brooks. Signal Integrity Issues and Printed Circuit Board Design: Prentice Hall PTR. 2003 ISBN: 0−131−41 884-X Pages: 432.
- Intel/ Package Databook: 1 Introduction, 2 — Package/Module/PC Card Outlines and Dimensions, 4 — Performance Characteristics of 1С Packages. — 83 p.
- Dave Wiens. Printed Circuit Board Routing at the Threshold. Advanced Technology for the New Millennium. 2000. Mentor Graphics. 34 p.
- Happy Holden. HDI. s Beneficial Influence on High-Frequency Signal Integrity. Mentor Graphics Corp., p. 1- 1 12 p., p. 2 — 2 — 7p. Westwood Associates, West Haven, CT, USA.
- Andrew J Burkhardt, Christopher S Gregg and J Alan Staniforth. Calculation of PCB Track Impedance. 6 p.
- Bill Hargin. 3,125 Gbps with your Hair on Fire Simulation-Based Signal-Integrity Analysis of Digital Interconnects at Multi-Gigabit Speeds High-Speed Systems Design. Mentor Graphics Corporation. 25 p.
- Matthew Hogan. Circuit Timing Analysis: Mastering A Lost Art Timing and Signal Integrity Technical Marketing Engineer for High-Speed Design Tools. MG, September 2001. -17 p.
- Board Systems Design and Verification. Mentor Graphics Corporation, 2001. 15 p.
- Clive (Max) Maxfield, David Wiens. System Solutions: Redefining Systems Design for the Electronics Community Achieving New Levels of Performance, Quality, Scalability, and Affordability. Mentor Graphics Corporation. TECH. PUB. September, 2000. -17 p.
- Matthew Hogan. Advanced Routing Techniques: The Importance of Timing. April 2003. Mentor Graphics Corporation 2003. 13 p.
- John Isaac, David Wiens. The Future of PCB Design, Mentor Graphics Corporation, 2001. -28 p.
- Gene Garat, Eric Bogatin. Determining Deterministic Jitter. Mentor Graphics. February 2004.- 15 p.
- Robin Getz, Bob Moeckel. Understanding and Eliminating EMI in Microcontroller Applications. National Semiconductor. Application Note 1050. August 1996. 28 p.
- Electrical Performance of Packages. National Semiconductor. Application Note 1205. August 2001.-27 p.
- Susan Poniatowski. High Speed Transmission with LVDS Link Devices AN-1059 National Semiconductor. Application Note 1059. June 1998. 38 p.
- Sanjaya Maniktala. Simple Switcher® PCB. Layout Guidelines. National Semiconductor, Application Note 1229. July 2002. 13 p.
- Backplane Designer’s Guide. Section 6 Noise, Cross-talk, Jitter, Skew, and EMI. Fairchild Semiconductor Corporation MS500736 — 2002. — 11 p.
- Characteristics and Measurement Techniques of the Spectral Content of Signals Generated by High-Performance ICs. Fairchild Semiconductor, Application Note, 1999. 9 p.
- Алешин A.B., Степанов П. В. Расчет характеристик коротких и длинных линий с помощью пакета Mathematica. В сб. «Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ». М.-.МИЭМ, 2001. — с. 173.
- James Mears. AN-905. National Semiconductor, 2002. 28 p.
- Иоссель Ю.Я., Кочанов Э. С., Струнский М. Г. Расчет электрической емкости". 206 издание, переработанное и дополненное. Энергоиздат, Ленинград, 1981, 288 с.
- Кечиев Л.Н., Цирин И. В. Расчет электрической емкости в конструкциях РЭС. Учебное пособие. М.: МГИЭМ, 1990. — 96 с.
- Кечиев JI.H., Гердлер О. С., Степанов И. В. Метод граничных элементов в анализе коммутационных плат.—М.: МГИЭМ, 2001. 56 с.
- Лаврентьев М.А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. — М.: Наука, 1973. 736 с.
- Лаврик В.И., Савенков В. Н. Справочник по конформным отображениям. Киев. Наукова думка, 1970. — 252 с.
- Соломенцев Е.Д. Функции комплексного переменного. М.: Высшая школы, 1988, — 167 с.
- Интернет ресурсы: http://www.pomeha.ru
- Интернет ресурсы: http://rtuis.miem.edu.ru/library/mathematica
- Интернет ресурсы: http://rtuis.miem.edu.ru/math/index.htm
- Кечиев Л.Н., Воробьев А. Ю., Королев С. А., Степанов П. В., Численные методы определения емкостных параметров многопроводных линий связи. М. МГИЭМ, 1999. 77 с.
- Кечиев Л. Н. Воробьев А. Ю., Королев С. А., Степанов П. В Численные методы анализа многопроводных линий связи. М.: МГИЭМ, 2000. 50 с.
- Князев А. Д., Кечиев Л. Н., Петров Б. В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. М.: Радио и связь, 1989. — 223 с.
- Преснухин Л. Н., Шахнов В. А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем.- М.: Высшая школа. 1986. 512 с.
- Чурин Ю. А. Переходные процессы в линиях связи быстродействующих схем ЭВМ. -М.: Сов. Радио, 1975. 207 с.
- Арсении В. Я. Методы математической физики и специальные функции.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Наука. 1984. 384 с.
- Преснухин Л. Н., Воробьев Н. В., Шишкевич А. А. Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие / Под ред. Л, Н. Преснухина.- М.: Высшая школа. 1982. 384 с.
- Колосов С. П., Сидоров Ю. А. Нелинейные двухполюсники и четырехполюсники: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1981.-224 с.
- Справочник по интегральным микросхемам / Б. В. Тарабрин, С. В. Якубовский, Н. А. Барканов и др.- Под ред. Б. В. Тарабрина М.: Энергия, 1980. — 816с.
- Matick R. E. Transmission Lines for Digital and Communication Network. N. Y., 1969. -360 p.
- Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / С. И. Бахарев, В. И. Вольман, Ю. Н. Либ и др. Под. ред. В. И. Вольмана. М.: Радио и связь, 1982.-328 с.
- Аккуратова В. С. Характеристики коаксиального кабеля с изгибами // Электротехническая промышленность. Сер. Кабельная техника. 1982 Вып. Ю.-С. .3−5.
- Соединители: новые сведения для разработчиков // Электроника. 1984.- Т. 57, № 25.-С. 86−98.
- Глебович Г. В., Ковалев И. П. Широкополосные линии передачи импульсных сигналов.- М.: Сов. радио, 1973. 230 с.
- Кечиев Л. Н., Хабарова Л. В. Помехи в соединителях линий передач быстродействующей аппаратуры//Тр. VII Междунар. симпоз. по ЭМС. Ч. I.— Вроцлав, 1984.-С. 495−501.
- Хабарова Л. В., Зима М. А., Лапин М. С. Моделирование соединителей для анализа на ЭВМ помех в межсоединениях быстродействующей аппаратуры/ЛГр. VIII Междунар. симпоз. по ЭМС. Ч. 2-Вроцлав, 1986-С. 684−691.
- Воробьев Е. М. Система «Математика» как инструмент решения инженерных задач. Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ. Москва 2001. с. 166−173.
- Кечиев Л. Н., Кузнецов К. Ю. Расчет помех отражения в линиях связи быстродействующих цифровых систем. Цикл лекций. Выпуск 6. Под общ. ред. проф. Кечиева Л. Н., доц. Цирина И. В. М.:МГИЭМ, 1995. — 84с.
- Тумковский С. Р. Сервер SPICE первое знакомство: Учебное пособие. — М.: МГИЭМ, 2001.-42с.
- Matthias Troescher. Electromagnetic compatibility is not signal integrity / ITEM 2002. -c.153−156.
- Потапов Ю.В. Решаем проблемы ЭМС // Технологи и материалы: печатные платы. -2002.- № 2. с. 92−95.
- Юркевич Л.В. Прикладные программы в области ЭМС // Сборник докладов 7 Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости ЭМС 2002. — Санкт-Петербург, 2002. — с. 574−578.
- Чернушенко A.M., Кечиев Л. Н., Цирин И. В. Влияние конструкций экранов на электрические параметры линий связи многослойных печатных плат. В кн. Помехи в цифровой технике — 86. — Вильнюс, 1986. — с. 95 — 97.
- Кечиев J1.H., Цвелих A.B., Цирин И. В. Моделирование электростатических задач конструирования РЭА методом электрических сеток. В кн.: Автоматизация проектипования радиоэлектронной аппаратуры. Таганрог: ТРТИ, 1984, Вып. 3. с. 70 — 73.
- Цирин И.В. Учет искажений сигналов в межсоединениях при проектировании свербыстродействующих цифровых узлов РЭА. В кн.: Электромагнитная совместимость. Труды VIH Межд. Симпозиума по ЭМС. Часть 2. — Вроцлав, 1986. — с. 765 — 772.
- Шнейдер В.И., Мишин Г. Т. Быстрое тестирование проектов на ПЛИС. «ЭМС и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов» — М.: Изд. МИЭМ, 2004.- с. 175−180.
- Шнейдер В.И., Контроллер шины PCI в устройстве управления Кеш памятью. «ЭМС и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов». М.: Изд. МИЭМ, 2004.- с. 213−218.
- Кечиев Л.Н., Шнейдер В. И. Современные проблемы обеспечения ЭМС быстродействующих цифровых электронных средств. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. С.-Пб, ВИТУ, 2004.-е. 31−34.
- Алешин A.B., Кечиев Л. Н. Шнейдер В.И. Обеспечение целостности сигнала при проектировании печатных плат. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. С.-Пб, ВИТУ, 2004.-е. 331 -336.
- Кечиев Л.Н., Шнейдер В. И. Современные проблемы обеспечения ЭМС электронных модулей быстродействующих цифровых электронных средств. Технологии ЭМС, 2004, № 4 (11).-с. 50−59.
- Шнейдер В.И. Метод расчета индуктивности контуров, образованных печатными проводниками на плате. Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. Сб. научных трудов. М. Изд. МИЭМ, 2004. — с. 18 — 22.
- Шнейдер В.И. Расчет индуктивности печатных проводников при помощи пакета «Mathematica 4.0». Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. Сб. научных трудов. М. Изд. МИЭМ, 2004. — с. 23 — 28.
- Кечиев Л.Н., Шнейдер В. И. Современные проблемы обеспечения ЭМС и ЦС электронных модулей быстродействующих цифровых электронных средств. Технология ЭМС и ЦС, 2004,№ 4, стр. 50 59.
- Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств/ Под ред. О. В. Алексеева.- М.: Высшая школа, 2000.
- Джон Пауэлл. Как разрабатывать IBIS-модели // EDA EXPERT, № 10(73), декабрь, 2002.
- I/O Buffer Information Specification (IBIS) Version 4.2 // IBIS Open Forum, Сентябрь 2004 г. Сайт в Internet: www.eda.org.
- В.Д. Разевиг. Проектирование печатный плат в P-CAD 2001 // «COJIOH-Пресс», М., 2004.
- Рыбасено В.Д., Рыбасенко И. Д. Элементарные функции. М.: Наука, 1987.
- Калантаров П.Л., Цейтлин Л. А. Расчёт индуктивностей: Справочная книга. 3-е изд., перераб. и доп. Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. — 488 с.