La integridad de la señal será más importante en los dispositivos flash de última generación, y varios cambios en la tecnología hará que la gestión de la integridad de la señal más crítica. Por ejemplo, las tasas de datos en estos dispositivos van desde 400 MHz a 6 GHz. Para apoyar a las tarifas de datos más rápido, las tasas de borde tendrá que ser 10 a 100 veces más rápido. La demanda de mayor capacidad de almacenamiento también impulsan la necesidad de embalaje más denso y más complejo de interconexiones. La presión para reducir los costos de lo obligará a hacer concesiones que afecten a la integridad de señal, tales como el uso de materiales de bajo costo o incluso eliminar el uso de los planos de tierra. Como los tiempos de subida se hacen más cortos, los componentes de una señal de alta frecuencia se vuelven más pronunciados. señales de alta frecuencia son más sensibles a la calidad de la interconexión, por lo que los problemas de integridad de la señal-tienden a proliferar. Como señal de aumentar las frecuencias, la pérdida de señal también aumenta. Por lo tanto, componentes de alta frecuencia de las señales de rápido tiempo de subida a experimentar una mayor pérdida de los componentes de baja frecuencia, lo que lleva a la distorsión de la señal y el ISI (interferencia entre símbolos).
Señal de problemas de integridad
Comprender las causas de los problemas de integridad de señal y de sus recursos es fundamental.problemas de integridad de señal incluyen reflexiones y distorsiones, interferencias, despedida de la tierra, y jitter. Reflexiones y las distorsiones relacionadas con la calidad de señal en una red de individuales. Cuando una señal se encuentra con una discontinuidad de impedancia, que genera una reflexión que se hace aún más distorsionada, ya que continúa a lo largo de la red. La reflexión se desplaza desde la discontinuidad de impedancia en dos direcciones-hacia el receptor y la espalda del conductor. Las reflexiones se reacciona a otras discontinuidades, la creación de nuevas reflexiones que distorsionan la verdadera señal de manera compleja, generando efectos tales como la llamada, el exceso, y la inversión pendiente. El diseño cuidadoso para mantener la impedancia bien controlados a lo largo de los rastros clave es la mejor manera de mejorar la integridad de la señal.
Interferencia inducida por la integridad de los problemas de señal involucrar a la señal de redes múltiples. Si se coloca una red activa de cerca de un lugar tranquilo, y acoplamiento inductivo capacitivo puede causar algo de la energía de la señal en la red activa para acoplar a un lado calma ( Figura 1 ).
La calidad de la tierra y los caminos actuales de retención en su diseño es uno de los principales factores que afectan a la interferencia. En la mayoría de PCB (circuito impreso a bordo), diseños, planos de tierra están disponibles como vías de retorno. Este enfoque es el mejor si usted puede permitirse el plano extra. Si la presión de costes obliga a retirar con un plano de tierra, debe utilizar otras estrategias, como la colocación de un suelo de seguimiento junto a la señal o el uso diferencial en lugar de una sola terminal de señalización.
despedida de la tierra también afecta a la integridad de señal y se refiere a la distribución de energía.Como en cualquier red que tiene interconexiones, inductancia existe en las redes de energía y la tierra. Como el que la transición de E / S de señales de cero a uno o uno a cero, los flujos de corriente transitoria en la red de distribución de alimentación. conmutación de señales de muchos a la vez genera grandes corrientes transitorias. Cualquier inductancia o resistencia en la red eléctrica y de distribución de tierra convierte estas corrientes transitorias en los picos de voltaje que aparecen como ruido en las señales de otros o incluso como un cambio en el voltaje de tierra. planos de tierra o la tierra o múltiples conexiones de alimentación de reducir la impedancia y por lo tanto el SSO (simultáneo de conmutación de salida) el ruido. Uso de menores oscilaciones de la tensión y los protocolos que minimicen el número de transiciones de señal también ayuda.
Variación de las cuestiones también afectan a la integridad de la señal.Reflexiones, interferencia, y SSO pueden contribuir a la inquietud. Además, ISI Creación de canales con pérdidas, PLL (Phase-bloqueado-lazo) el ruido EMI (interferencias electromagnéticas), las diferencias en la transmisión y recepción de voltajes del umbral, y el retraso ordinaria desajustes en la lógica interna puede generar inestabilidad. La estrategia para la gestión de la inquietud es diferente, dependiendo de la causa de la inquietud. Protección adecuada puede ayudar con EMI-jitter inducido, pero no puede arreglar una fuente de alimentación de energía. Saber si la inquietud es al azar, periódicos, o correlación con algún otro evento en el sistema de ayuda a determinar las mejores maneras de abordar el problema ( Figura 2 ).
Administrar integridad de la señal en sus diseños
Como todos los ingenieros de RF sabe, todo en un circuito puede afectar a la señal. Para gestionar la integridad de señal, es sumamente importante identificar primero las partes del diseño que afectan a la integridad de la señal. Un enfoque común consiste en empezar por crear un modelo de su diseño y sus componentes e interconexiones. Sin embargo, un modelo general, es menos preciso de lo que debe ser. Usted debe hacer las mediciones de sus circuitos, compararlos con el modelo, y ajustar el modelo para que sea coherente con sus medidas. Una vez que el modelo es correcto, puede utilizar el simulador para predecir qué cambios va a mejorar la integridad de la señal. Preste especial atención a vías, enlaces del alambre, paquetes, trazas de PCB, y los conectores de la hora de considerar los componentes que afectan la integridad de la señal.
El objetivo de la simulación y el modelado es predecir el comportamiento del mundo real de su diseño. Los ingenieros han usado tradicionalmente un diseño moderno y entornos de simulación, tales como Agilent ADS (Advanced Design System), para el microondas y el diseño de RF. Como las velocidades de las velocidades de microondas digitales enfoque, los ingenieros han venido aplicando estas herramientas de diseño digital, especialmente para evaluar la integridad de la señal. Estas herramientas simulan con precisión los efectos de alta velocidad, tales como la distorsión, no coincidencia, y la interferencia en sus canales.
Integración del sistema, el circuito, y EM (electromagnética) simuladores ofrece respuestas precisas y evita prono y tiempo de transferencia de datos de error de entre las herramientas de punto (Figura 3 ). El modelo de ADS en la figura se puede evaluar la integridad de la señal y predecir los diagramas de ojo en varios nodos en el panel posterior. Usted puede ver el ojo después de la tarjeta secundaria, a la velocidad del conector del backplane de altura, y después de las huellas de plano posterior. A partir de estos diagramas de ojo, se puede determinar que la integridad de la señal causado problemas a los ojos de degradar y en qué momento se debe modificar el diseño. Un modelo exacto como este le da una visión en su diseño y le permite evaluar rápidamente los cambios que mejorarán su rendimiento.
Físico-herramientas de medición
Realización de mediciones físicas es clave para asegurar la exactitud de su modelo y la validación de los resultados finales de su diseño. A las velocidades de diseño flash de última generación, es importante analizar los datos, tanto en el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia. Usted puede hacer las mediciones físicas con un instrumento de dominio de tiempo, tales como el TDR (reflectómetro de dominio temporal), o un instrumento de dominio de la frecuencia, como un VNA (analizador de redes vectorial).
Si eres nuevo en la medición de la interconexión de comportamiento, es posible que desee considerar comenzar con un TDR, como el diferencial de Agilent 54754A y solo terminó-TDR módulo. Proporciona una forma de onda intuitiva y de primer paso buen modelo. Para una mayor precisión y mayor ancho de banda, tendrá que aprender los parámetros S y utilizar un VNA, como el N5241A Agilent. Otra posibilidad es utilizar herramientas tales como los PLTS Agilent (capa física del sistema de prueba). Con la PLTS, puede trabajar tanto en el dominio de la frecuencia o el dominio del tiempo, el que mejor se adapte a tus necesidades, sin importar si usted está usando un TDR o un VNA ( Figura 4 ).
A medida que la señal viaja a través de las estructuras físicas, las medidas de TDR y la impedancia de muestra.Idealmente, la impedancia de traza es una línea plana, que indica que no discontinuidades. A través de la tarjeta secundaria, se puede ver una gran discontinuidad, por lo que usted sabe que debe modificar su diseño para aumentar su impedancia.
La gestión de la interconexión de diseño de los PCB
el trazado de circuito activo, el envasado, y todos los conectores integridad de la señal influencia; PCB también pueden influir en la integridad de señal, a menudo difíciles de detectar formas. Competir demandas de alta velocidad y bajo costo a menudo chocan en el PCB.Por ejemplo, FR4 es de bajo costo y tiene relativamente un buen rendimiento a bajas velocidades de datos. Sin embargo, cuando los tipos de datos superior a 10 Gbps, los problemas aumentan dramáticamente.Figura 5 le ayudará a identificar qué elementos de su diseño podría estar causando problemas y sugiere formas para hacer frente a esos problemas. La próxima generación de flash permiten generación de rendimiento que viene, pero las velocidades próxima generación requerirá diseñadores a prestar mayor atención a la integridad de la señal. Entender lo que puede afectar a la integridad de señal y como modelo y medida que le ayudará a ofrecer, productos de alto rendimiento fiable en tiempo y en presupuesto.
Biografía del autor
Perry Keller es conducir programas para las aplicaciones y las normas a Agilent Technologies, donde cuenta con más de 25 años de experiencia en ingeniería de software y del sistema, de hardware de alta velocidad y el diseño de ASIC y de validación y comercialización de productos. Keller tiene una maestría en ingeniería eléctrica de la Universidad de Rice (Houston).
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