在您努力想要穩(wěn)定板上的各種信號(hào)時(shí),信號(hào)完整性問題會(huì)帶來一些麻煩。IBIS 模型是解決這些問題的一種簡(jiǎn)單方法。您可以利用IBIS 模型提取出一些重要的變量,用于進(jìn)行信號(hào)完整性計(jì)算和尋找PCB 設(shè)計(jì)的解決方案。您從IBIS 模型提取的各種值是信號(hào)完整性設(shè)計(jì)計(jì)算不可或缺的組成部分。
當(dāng)您在您的系統(tǒng)中處理傳輸線路匹配問題時(shí),您需要了解集成電路和PCB線路的電阻抗和特性。圖1 顯示了一條單端傳輸線路的結(jié)構(gòu)圖。
圖1 連接發(fā)射器、傳輸線路和接收器組件的單端傳輸線路
就傳輸線路而言,我們可以從IC IBIS 模型提取IC的發(fā)射器輸出阻抗(ZT, Ω)和接收器輸入阻抗(ZR, Ω)。許多時(shí)候,IC 廠商產(chǎn)品說明書中并沒有說明這些集成電路(IC) 規(guī)范,但是您可以通過IBIS模型獲得所有這些值。
您可以用下面四個(gè)參數(shù)定義傳輸線路:特性阻抗(Z0, Ω)、板傳播延遲(D, ps/in)、線路傳播延遲(tD,秒)和線跡長(zhǎng)度(LENGTH,英寸)。一般而言,F(xiàn)R-4 電路板的Z0 范圍為50Ω到75Ω,而D 的范圍為140 ps/in 到180 ps/in。Z0 和D 的實(shí)際值取決于實(shí)際傳輸線路的材料和物理尺寸(《參考文獻(xiàn)1》)。特定電路板上的線路延遲(tD)等于傳播延遲(D)乘以您所使用線跡的長(zhǎng)度(LENGTH)。所有板的計(jì)算方法均為:
D = 1012 Ö(CTR * LTR) or
D = 85 ps/in * Ö(er)
Z0 = Ö(LTR/CTR)
tD = D * LENGTH
使用FR-4 板時(shí),合理的帶狀線傳播延遲為178 ps/ 英寸,特性阻抗為50Ω。
用于信號(hào)完整性評(píng)估的發(fā)射器規(guī)格為輸出阻抗(ZT)。確定輸出阻抗時(shí),IBIS 模型中的[Pin] 區(qū)提供每個(gè)引腳的電阻、電感和電容寄生值。之后,您可以將封裝電容與各個(gè)緩沖器的電容值(C_comp)放在一起,以便于更清楚地了解。
正如[Pin] 關(guān)鍵字上面的[Component]、[Manufacturer] 和[Package] 描述的那樣,[Pin] 關(guān)鍵字與具體的封裝有關(guān)。您會(huì)在[Pin]關(guān)鍵字表中找到封裝電容和電感,因?yàn)樗c引腳有關(guān)。例如,在ads129x.ibs模型中(《參考文獻(xiàn)2》),圖2 表明了在哪里可以找到引腳5E(PBGA,64 引腳封裝)信號(hào)GPIO4 的L_pin 值和C_pin 值。
圖2 包括C_pin 值在內(nèi)的ads1296zxg 封裝的封裝列表
該信號(hào)和封裝的L_pin(引腳電感)和C_pin(引腳電容)分別為1.489 Nh 和 0.28001 pF。
第二個(gè)重要的電容值是[Model] 關(guān)鍵字下面的C_comp 值。正如您在IBIS 模型中找到正確的模型一樣,您也會(huì)找到一份C_comp 值的列表。圖3顯示了DIO_33模型中C_comp 的一個(gè)例子(《參考文獻(xiàn)2》)。
圖3 ads129x.ibs 中,其為Model DIO_33 及其相關(guān)C_comp 值的列表。
在圖3的聲明中,“|”符號(hào)表示一段注釋。該聲明中的有效C_comp(《參考文獻(xiàn)3》)列表為:
| typ min max
| (nom PVT) (Fast PVT) (slow PVT)
C_comp 3.0727220e-12 2.3187130e-12 3.8529520e-12
通過該列表,PCB 設(shè)計(jì)人員可以在三個(gè)值之中做出選擇。在PCB 傳輸線路設(shè)計(jì)階段,3.072722 Pf 的典型值是正確的選擇。
IBIS 模型為PCB 設(shè)計(jì)人員提供了一些線索,讓他們可以在轉(zhuǎn)到樣機(jī)設(shè)計(jì)以前進(jìn)行板模擬。如果您知道了查找的方法,IBIS 模型就可以為您提供所有引腳的特性阻抗和電容。評(píng)估工作的下一步是確定每個(gè)緩沖器的輸入/輸出電阻,我們將在下次為您介紹。
參考文獻(xiàn):
[1]高速數(shù)字設(shè)計(jì):黑魔法手冊(cè),作者:Johnson, Graham, Prentice Hall
[2]ads129x.ibs, IBIS 模型,sbam021b,TI
[3]產(chǎn)品說明書之外的收獲—IBIS,作者:Baker, Bonnie