數模混合電路設計難點
發布時間:2019-03-15 責任編輯:xueqi
【導讀】數shu模mo混hun合he電dian路lu的de設she計ji,一yi直zhi是shi困kun擾rao硬ying件jian電dian路lu設she計ji師shi提ti高gao性xing能neng的de瓶ping頸jing。眾zhong所suo周zhou知zhi,現xian實shi的de世shi界jie都dou是shi模mo擬ni的de,隻zhi有you將jiang模mo擬ni的de信xin號hao轉zhuan變bian成cheng數shu字zi信xin號hao,才cai方fang便bian做zuo進jin一yi步bu的de處chu理li。
模擬信號和數字信號的轉變是否實時、jingque,shidianlushejidezhongyaozhibiao。chuleqijiangongyi,suanfadejinbuhuiyingxiangxitongshumobianhuandejingduwai,xianshishijiezhongzhongduoganrao,zaoshengyeshikunraoshumodianluxingnengdezhuyaoyinsu。
數模混合電路設計當中,幹擾源、幹擾對象和幹擾途徑的辨別是分析數模混合設計幹擾的基礎。通常的電路 中zhong,模mo擬ni信xin號hao上shang由you於yu存cun在zai隨sui時shi間jian變bian化hua的de連lian續xu變bian化hua的de電dian壓ya和he電dian流liu有you效xiao成cheng分fen,在zai設she計ji和he調tiao試shi過guo程cheng中zhong,需xu要yao同tong時shi控kong製zhi這zhe兩liang個ge變bian量liang,而er且qie他ta們men對dui於yu外wai部bu的de幹gan擾rao更geng敏min感gan,因yin而er通tong 常作為被幹擾對象做分析;shuzixinhaoshangzhiyousuishijianbianhuademenxianlianghuahoudedianyachengfen,xiangbimonixinhaoduiganraoyoujiaogaodechengshounengli,danshizheleixinhaobianhuakuai,tebieshibianhuayansudu 快,還有較高的高頻諧波成分,對外釋放能量,通常作為幹擾源。
作為幹擾源的數字電路部分多采用CMOS工藝,從而導致數字信號輸入端極高的輸入電阻,通常在幾十koudaoshangzhaooumu。zheyanggaodeneizudaozhishuzixinhaoshangdedianliufeichangweiruo,yinerzhiyoudianyayouxiaoxinhaozaiqizuoyong,zaishumohunheganraofenxizhong,zheleixinhaokeyi 作為電壓型幹擾源,如CLK信號,Reset等信號。除了快速交變的數字信號,數字信號的電源管腳上,由於引腳電感和互感引起的同步開關噪聲(SSN), 也ye是shi數shu模mo混hun合he電dian路lu中zhong存cun在zai的de重zhong要yao一yi類lei電dian壓ya型xing幹gan擾rao源yuan。此ci外wai,電dian路lu中zhong還hai存cun在zai一yi些xie電dian流liu信xin號hao,特te別bie是shi直zhi流liu電dian源yuan到dao器qi件jian負fu載zai之zhi間jian的de電dian源yuan信xin號hao上shang有you較jiao大da的de電dian流liu,根gen據ju右you手shou螺luo旋xuan 定理,電流信號周圍會感應出磁場,進而引起變化的電場,在分析時,直流電源作為電流型幹擾源。
wulundianyaxinghaishidianliuxingdeganraoyuan,zaiouhedaobeiganraoduixiangshi,jikenengtongguodianluchuandaoouhe,yekenengtongguokongjiandiancichangouhe,huozheerzhejianyou。raneryibandefangzhenfenxi工具,往往由於功能所限,隻能分析其中一種。例如在傳 統的SPICE電路仿真工具中,隻考慮電路傳導型的幹擾,並不考慮空間電磁場的耦合;而一般的PCB信號完整性(SI)分析工具,隻考察空間電磁場耦合, 將所有的電源、地都看作理想DC直流,不予分析考慮。耦合路徑提取的不完整,也是困擾數模混合噪聲分析的重要原因。
數模混合設計中,電源和地的劃分,是業內爭論的焦點。傳統的設計中,數字模擬部分被嚴格分開;然而隨著係統越來越複雜,數模電路集成度不斷提高,分割又會造成數字信號跨分割, 信號回流不完整,進而影響信號完整性,另外,電源的分割還造成電源分配係統的阻抗過高;有人提出“單點連接”:還是做分割,但是在跨分割的信號下方單點連 接以避免跨分割問題;但是如果數模之間信號很多,難於分開,這種“單點連接”也存在困難,因而又有人提出不分割,隻是保持數字和模擬部分不要交叉;還有一 些(xie)資(zi)料(liao)介(jie)紹(shao),在(zai)跨(kua)分(fen)割(ge)的(de)信(xin)號(hao)旁(pang)邊(bian)包(bao)地(di)線(xian)或(huo)者(zhe)並(bing)聯(lian)電(dian)容(rong),用(yong)來(lai)提(ti)供(gong)完(wan)整(zheng)回(hui)流(liu)路(lu)徑(jing)。無(wu)論(lun)哪(na)種(zhong)方(fang)法(fa),似(si)乎(hu)都(dou)有(you)一(yi)定(ding)道(dao)理(li),而(er)且(qie)都(dou)有(you)成(cheng)功(gong)的(de)先(xian)例(li),然(ran)而(er)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)分(fen)割(ge)方(fang)案(an) 的有效性以及可能存在的問題,一直沒有檢驗的標準。
數模混合電路的仿真,還存在模型的問題。業界普遍接受的模擬電路仿真模型還是 SPICE模型,數字電路信號完整性分析使用IBIS模型。多家EDA公司的仿真軟件已經推出支持多種模型的混合模型仿真器,然而擺在設計師案頭的主要困 nanshiqijianmoxing,tebieshimoniqijianmoxinghennandedao。zaishuzishejikanlai,shiyudeshuntaifenxi,jimouyishijiandianshangquedingdedianyazhi,shifangzhendezhuyaoshouduan,jiuxiangtiaoshizhongdeshiboqinayangzhi 觀(guan)。沒(mei)有(you)精(jing)確(que)的(de)模(mo)型(xing),瞬(shun)態(tai)分(fen)析(xi)就(jiu)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)。然(ran)而(er)對(dui)模(mo)擬(ni)設(she)計(ji),特(te)別(bie)是(shi)噪(zao)聲(sheng)分(fen)析(xi),激(ji)勵(li)源(yuan)在(zai)時(shi)間(jian)軸(zhou)上(shang)難(nan)於(yu)描(miao)述(shu)或(huo)很(hen)難(nan)預(yu)測(ce),隻(zhi)知(zhi)道(dao)他(ta)的(de)頻(pin)率(lv)帶(dai)寬(kuan)範(fan)圍(wei)和(he)大(da)致(zhi)幅(fu)度(du),這(zhe) 時候我們通常會引入頻域掃頻分析,考察掃頻信號在關注點的變化,如同頻譜分析儀的作用。或者幹脆如網絡分析儀(NA)那樣考察信號或噪聲通過的通道的頻域 SYZ參can數shu,進jin而er預yu測ce幹gan擾rao發fa生sheng的de頻pin率lv和he幅fu度du。可ke見jian,數shu模mo混hun合he噪zao聲sheng分fen析xi,既ji需xu要yao支zhi持chi混hun合he模mo型xing的de仿fang真zhen器qi,也ye需xu要yao仿fang真zhen器qi同tong時shi支zhi持chi時shi域yu分fen析xi和he頻pin域yu分fen析xi。
通過“AD-Mix Signal Noise Design Suites” 數模混合噪聲仿真設計軟件的對數模混合設計PCB的仿真,探索分析數模混合電路的噪聲幹擾和優化設計的途徑,以達到改善係統性能目的。
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