對于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師來說,時序分析是
高速PCB設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。尤其是隨著百兆總線的出現(xiàn),信號邊沿速率達(dá)到皮秒級后,系統(tǒng)性能更取決于前端設(shè)計(jì),要求在設(shè)計(jì)之初必須進(jìn)行精確的時序分析和計(jì)算。時序分析和信號完整性密不可分,好的信號質(zhì)量是確保時序關(guān)系的關(guān)鍵。由于反射、串?dāng)_等現(xiàn)象造成的信號質(zhì)量問題都很可能帶來時序的偏移和紊亂,我們設(shè)計(jì)時必須把二者必須結(jié)合起來考慮。
時序分析的出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)信號建立或保持時間關(guān)系來確定設(shè)計(jì)方案,這種方法貫穿于整個設(shè)計(jì)流程,包括IC設(shè)計(jì)、板級設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
飛行時間是指從信號發(fā)出時刻到信號在接收端穩(wěn)定時刻的差值,用來表述布線和負(fù)載導(dǎo)致的延時。在低速情況下,可以采用近似方法確定,但在
高速PCB設(shè)計(jì)時,由于受負(fù)載及傳輸線效應(yīng)等因素影響必須采用仿真的方法來確定。在確定飛行時間后,時序計(jì)算可以采用表格或者手工方法實(shí)現(xiàn),以檢查信號是否滿足信號采樣保持要求。同理,逆向這一過程可以獲得布線長度規(guī)則。
公共時鐘模式的特點(diǎn)是收發(fā)端時鐘均由公共時鐘源提供,它有兩個特點(diǎn),一是要求數(shù)據(jù)在一個周期內(nèi)要到達(dá)接收端,其次是時鐘相差對時序影響較大。
通常當(dāng)時鐘和數(shù)據(jù)采用相同類型接口驅(qū)動時,時序計(jì)算只需考慮它們之間的相差,如果不是這種情況,則需要根據(jù)飛行時間來調(diào)整相差(比如布線長度),此時在PCB設(shè)計(jì)中通常意義上的數(shù)據(jù)時鐘布線等長的方法變得無效。
在設(shè)計(jì)中其它因素如開關(guān)噪聲、碼間干擾、非理想回路等對信號相位均有影響。因此我們在在時序設(shè)計(jì)中一方面要合理地加入設(shè)計(jì)裕量,另一方面還需要采用其它設(shè)計(jì)方法來減少干擾的影響。
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