实施SI仿真是个好主意的十大理由

mengzhuhao

作者：Xilinx公司高级产品部首席工程师Austin Lesea

就在不久以前，PCB上的信号上升和下降时间调整、走线间的耦合以及功率分配系统的去耦等工作还是根据几条简单的规则来进行例行处理的。 有的时候，您可能会在信封的背面潦草地写下几个方程，然后通过计算来确定设计的可行性。
这种日子已经一去不复返了。 亚纳秒级的单端I/O上升和下降时间、3～10Gb收发器以及在1V左右电压条件下的数十安培功率要求均导致了工程设计要求的不断攀升。
您的选择很简单：立即进行仿真并在第一块PCB上得出结果，或者在一连串电路板故障之后再进行仿真。 与反复制作电路板却接连发生故障的做法相比，信号完整性工具的优势并不仅限于成本方面。
为了继续围绕该特殊问题展开讨论，我在这里列出了之所以将信号完整性工程设计称为好主意的十大理由：
(1)您已厌倦了虽然翻来覆去地制作PCB，但它还是不能正常工作。
严格说来，如果您没有对所有的信号以及电源和地进行仿真，那么所制作的电路板就存在着不能正常工作的危险。 IR（电压）差、不合适的旁路或去耦处理、串扰以及地弹只是可能出现的诸多问题中的几个。
(2)您已厌倦了产品面市迟缓，总是眼睁睁地看着竞争对手取得成功。
每当您不得不修复PCB的问题时，就必需重新进行电路板布局或对原来的布局加以修改，并再度经历一次制造和装配周期。 另外，您还需要重新验证所有的参数。 之所以花时间来把这些事情做好，就是为了在成本和竞争力方面赢得优势。
(3)您已厌倦了支出了上述全部资金，到头来却仍然报废了头三个PCB版本以及上面的所有元器件。
见第二条理由。
(4)眼孔图日渐收缩。
如果一个高速串行链路的眼孔图趋于关闭，或已经关闭，那么该链路很有可能存在着严重的问题，并会有数据漏失误差 —— 或者更为糟糕，即根本不能实现同步。 您必须对设计的每个元件进行仿真以确保获得一个无误差通道。
(5)所有的“1”或所有的“0”都可能使系统突然中断。
不幸的是，许多系统并不能选择可以处理的数据。 如果事先没有进行仿真，则数据模式常常将生成一个会在系统中引发误差的条件。
(6)热和冷、快和慢、以及高压和低压会引起故障。
如果没有对所用芯片的“拐角处”以及环境因素进行仿真，那么您就是在玩俄罗斯轮盘赌，而且6个弹膛中有5个都装上了子弹。
(7)您无法满足时序的要求，而且无法找出原因。
不良的信号完整性是导致设计中所有信号的抖动都有所增加的罪魁祸首。 地弹、串扰以及反射这些因素凑在一起将增加抖动。 而且，抖动一旦增加，实际上是无法消除的。
(8)每次您测试电路板时都不能通过FCC Part 15或VDE EMI/RFI测试。
辐射和传导射频发射、以及射频信号源的敏感性是出现不良信号完整性的信号。 通过屏蔽来修复该问题将使系统成本大幅度增加，而且，在极端情况下这种方法甚至是不可行的。
(9)客户投诉，但当您拿回电路板时，却找不到任何问题。
信号完整性的最大问题之一就是很难观测到相关联的错误与故障，而且有时候根本找不到之间的联系。 这个问题是由电压、温度还是数据格式本身引起的？ 这可能是因为某人开灯和关灯（地面干扰）所致。 不要去担当返还给客户无法修好的产品的风险。 最后一条，当然这并不代表它的重要性最低。
(10)您的经理建议您另谋高就。
不要让这种事情在您身上发生。 保持长久的兴趣、接受教育并多出产品。 获得从事相应工作的正确工具。 应该认识到：信号完整性工程设计在当今的设计环境中是一项颇有价值、不可替代且需求量巨大的技能。