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高速串行鏈路仿真工具對(duì)信號(hào)完整性有很大的作用

發(fā)布時(shí)間:2018-04-23 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】對(duì)信號(hào)完整性工程師而言,高速串行鏈路仿真是功能強(qiáng)大的工具。這些仿真可讓設(shè)計(jì)人員大致了解系統(tǒng)性能預(yù)測(cè),使他們?cè)趯⒃O(shè)計(jì)交付耗資巨大的電路板生產(chǎn)之前更容易做出正確決定以達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。


TI的WEBENCH®接口設(shè)計(jì)工具可為串行鏈路仿真提供簡(jiǎn)單卻功能強(qiáng)大的環(huán)境。這款基于Web的免費(fèi)工具可作為快速且方便使用的高速通道分析仿真工具 —— 對(duì)傳統(tǒng)上由已獲授權(quán)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件工具進(jìn)行的分析(更嚴(yán)格更耗時(shí))是一種補(bǔ)充。您可在這篇博客文章里讀到更多關(guān)于WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具的內(nèi)容。
 
這一切聽起來很棒,但該工具能給您帶來可靠的結(jié)果嗎?為了回答這個(gè)問題,筆者去了實(shí)驗(yàn)室,并進(jìn)行了一些測(cè)量。筆者決定使用一個(gè)速率為12.5Gbps的Linear re-driver DS125BR820EVM、一些FR4印刷電路板(PCB)走線以及具有SMA連接器、適用于背板子系統(tǒng)的子卡。圖1展示了筆者的簡(jiǎn)單設(shè)置。使用一個(gè)誤碼率測(cè)試器(BERT)作為為本次研究的發(fā)送器及接收器)。

 
圖1:實(shí)驗(yàn)室測(cè)量設(shè)置
 
首先,筆者用一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)定了所有線纜、連接器和電路板走線的S參數(shù)并保存它們,目的是用來建立通道模型。接著筆者對(duì)這些文件進(jìn)行級(jí)聯(lián),旨在為前置通道(芯片輸入之前的所有通道)和后置通道(芯片輸出后面的所有通道)創(chuàng)建組合式模型,以便上傳到WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具。因?yàn)榭蓮脑摴ぞ咴L問DS125BR820 IBIS-AMI(input/output buffer information specification-algorithmic modeling interface)模型,所以最后要做的一件事是設(shè)置發(fā)送器。筆者使用一個(gè)通用的IBIS-AMI發(fā)送器模型,并將邊緣速率和差分輸出電壓匹配得盡量接近BERT。由于筆者的WEBENCH環(huán)境復(fù)制了實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)臺(tái),因此筆者可為幾種不同的設(shè)置運(yùn)行仿真,并觀察它們的匹配狀況如何。WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具的另一個(gè)妙處是它能遠(yuǎn)程處理仿真,這樣筆者就可以在實(shí)驗(yàn)室通過自己的筆記本電腦運(yùn)行它們,無需擔(dān)心處理能力。
 
在本次研究中用了兩個(gè)實(shí)例。實(shí)例1是在8Gbps的數(shù)據(jù)速率下使用了PCI Express Gen3。實(shí)例2是在12Gbps的數(shù)據(jù)速率下使用了SAS3。
 
實(shí)例 1 的技術(shù)參數(shù)為:
 
BERT輸出:8Gbps、800mVpp。
 
通道:在4GHz的前置通道處為?10dB,在4GHz的后置通道處為?2dB。
 
DS125BR820設(shè)置:輸入EQ = Level 3、輸出VOD = Level 5。
 
 
圖2:實(shí)例1的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)(左)和WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具仿真數(shù)據(jù)(右)
 
實(shí)例 2 的技術(shù)參數(shù)為:
 
BERT輸出:12Gbps、800mVpp。
 
通道:在6GHz的前置通道處為?14dB,在6GHz的后置通道處為?3dB。
 
DS125BR820設(shè)置:輸入EQ = Level4、輸出VOD = Level 7。
 
 
圖3:實(shí)例2的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)(左)和WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具仿真數(shù)據(jù)(右)
 
DS125BR820在筆者的系統(tǒng)輸出端打開了眼圖。圖2所示的實(shí)例1表明有足夠的余量,看來DS125BR820能補(bǔ)償更多的通道損耗同時(shí)使眼圖仍能保持開啟狀態(tài)。圖3所示的實(shí)例2展示了相反的情況:筆者的通道有太多的損耗,在這些運(yùn)行條件下筆者很可能會(huì)看到誤碼,除非在通道的末端使用接收芯片的均衡功能。
 
如果您未能如筆者一樣擁有可上傳的S參數(shù)測(cè)量值,那么您可以簡(jiǎn)單地輸入在給定頻率下的預(yù)期損耗;WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具將產(chǎn)生與您所需插入損耗相匹配的通用S參數(shù)。
 
設(shè)置和運(yùn)行像這樣的仿真大約需要30分鐘,產(chǎn)生的結(jié)果比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值更合理且匹配更好。WEBENCH接口設(shè)計(jì)工具是一種非常有用、基于Web的工具,能幫用戶根據(jù)自己的應(yīng)用需求挑選合適的器件。筆者希望您試用一下它!



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