作者:一博科技高速先生成員 黃剛 高速先生其實(shí)想寫(xiě)這個(gè)話(huà)題很久了,因為每年高速先生無(wú)論是在研討會(huì )上還是客戶(hù)現場(chǎng),又或者是高速先生文章和客戶(hù)的互動(dòng)中,都有很多朋友希望高速先生多介紹一些和仿真相關(guān)的知識,問(wèn)得最多的問(wèn)題之一就是“你們是用什么軟件進(jìn)行仿真的?”,高速先生是一直都把粉絲的需求記在心上的哈,這個(gè)話(huà)題雖然總總總會(huì )遲到,但是不會(huì )缺席哈! 高速先生決定在這個(gè)時(shí)候開(kāi)展這個(gè)話(huà)題主要基于幾方面的原因哈:一是一直關(guān)注高速先生文章的老鐵們都知道,我們已經(jīng)很久很久沒(méi)有做過(guò)系列的文章了,這幾年的文章內容都相對雜亂,內容雖然精彩但是卻不夠系統,因此我們的每期小冊子出得相當有難度;二是寫(xiě)仿真相關(guān)的話(huà)題需要涉及到仿真軟件,就像這個(gè)系列一樣,我們都會(huì )一直使用cadence的仿真軟件來(lái)寫(xiě),因此在每篇文章中可能都需要用到這個(gè)套件的其中一個(gè)功能,因此對高速先生來(lái)說(shuō)也是一種溫故知新的機會(huì )哈;第三肯定就是時(shí)間和人力啦,高速先生團隊其實(shí)一直都處于忙碌的狀態(tài),只不過(guò)最近新加入了不少小伙伴,然后他們也在學(xué)習仿真技術(shù)中,因此才利用這個(gè)機會(huì )分享這個(gè)系列,話(huà)題的內容會(huì )比較適合大眾的硬件工程師、PCB工程師、測試工程師以及剛入門(mén)的SI工程師哈!因此高速先生覺(jué)得現在就是開(kāi)啟這個(gè)話(huà)題的最好時(shí)機了!作為開(kāi)篇,高速先生先簡(jiǎn)單的介紹下這個(gè)系列話(huà)題希望分享給朋友們什么東西。 首先SI理論永遠是入門(mén)這個(gè)行業(yè)的“內功心法”,但是卻令不少朋友望而卻步,因為上面的理論其實(shí)都不那么容易懂,夾雜著(zhù)公式、算法、理論于一體,不能靠死記硬背,更需要融會(huì )貫通,最好是能夠形象的量化出來(lái)。例如高速先生舉一個(gè)入門(mén)級的例子---傳輸線(xiàn)反射理論。 如上所示,我們發(fā)送一個(gè)0到1的階躍信號,鏈路上首先經(jīng)過(guò)50歐姆的串阻,然后遇到100歐姆的一定長(cháng)度的傳輸線(xiàn),負載是一個(gè)高阻的950歐姆電阻,問(wèn)在負載端的電壓會(huì )怎么實(shí)時(shí)變化?當然很多人的第一反應是“不就是50歐姆和950歐姆分壓,不就是0.95V嗎?”當然這個(gè)答案是對的,但是放在我們高速信號來(lái)說(shuō),他又不全對,因為它只是最后穩態(tài)的時(shí)候才是0.95V,前面很短時(shí)間(ns級別)時(shí)一直在變化! 去求解這道題需要用什么SI理論?我們可以告訴你用的是反射的理論,阻抗遇到不匹配的節點(diǎn)時(shí)會(huì )反射,反射會(huì )出現反射系數和傳輸系數,通過(guò)幾個(gè)電路公式的推導,就能夠得到反射系數和傳輸系數的算法。 這個(gè)時(shí)候你就可以開(kāi)始解這道題了,其中我們高速先生的小伙伴在初學(xué)的時(shí)候一定會(huì )畫(huà)過(guò)這么一張“反彈圖”來(lái)手寫(xiě)算出來(lái),草稿就是下面這樣子。一頓操作猛如虎,結果都還沒(méi)算到反射五(第五次反射的值)。 難,理論是真的難,通過(guò)人工的方式量化出結果來(lái)更難,這個(gè)時(shí)候大家就會(huì )遇到了第二個(gè)難點(diǎn)了,想通過(guò)仿真解決但是仿真軟件該怎么使用,怎么通過(guò)精確的搭建仿真模型來(lái)得出人工難以算出的結果。還是上面那道題,如果我們會(huì )搭建這么一個(gè)仿真鏈路的話(huà),那出結果也就是幾秒的事情了。 這個(gè)時(shí)候我們只需要做一個(gè)時(shí)域的仿真,就可以獲得在負載端的結果,如下所示: 可以看到在若干次之后已經(jīng)不斷的逼近我們一開(kāi)始的答案0.95V了,但是對于高速先生,前面的波動(dòng)才是我們需要去關(guān)注的。。。 最后一個(gè)問(wèn)題,仿真能解決什么實(shí)際問(wèn)題呢?同樣還是以上面的這個(gè)反射理論來(lái)舉例子,我們遇到過(guò)某個(gè)網(wǎng)口產(chǎn)品項目中,千兆網(wǎng)不能順利的link上,主要定位到了CPU到PHY的這一組RGMII走線(xiàn)通道上,該走線(xiàn)通道中間串有串阻。 一開(kāi)始電阻的選型為22歐姆,然后板子出現千兆網(wǎng)link不上的問(wèn)題,我們經(jīng)過(guò)波形測試后發(fā)現,波形在上下閾值判斷的位置出現臺階,影響了接收端的判斷。 我們通過(guò)搭建鏈路仿真,的確有仿真出測試點(diǎn)上有這樣的一個(gè)臺階,并而在仿真時(shí)可以?huà)呙柽@個(gè)22歐姆串阻的值,發(fā)現改為0歐姆之后臺階會(huì )往高低電平去移動(dòng),也就是會(huì )遠離閾值的電平位置,于是建議客戶(hù)換上0歐姆串阻試試,結果調試就能夠成功link上千兆速率了。最后客戶(hù)補充一個(gè)0歐姆串阻的測試結果,發(fā)現和仿真高度一致,臺階位置移動(dòng)了,遠離了閾值電平,判別沒(méi)有問(wèn)題了。 對,我們這系列的文章會(huì )以這樣的形式來(lái)呈現給粉絲們,讓SI理論更容易被大家理解,也讓大家明白SI仿真的意義和重要性。高速先生初步規劃會(huì )覆蓋到包括傳輸線(xiàn)、反射端接、串擾這些基本理論的闡述,另外還包括一些與產(chǎn)品項目相關(guān)的理論,例如DDR方面、電源方面、高速串行方面、封裝仿真設計方面等內容,當然也希望更多的覆蓋到粉絲們的需求,大家可以在問(wèn)題后面留言,告訴高速先生你們最期待的是哪方面內容,我們可以根據你們的需求隨時(shí)調整哈,我們也會(huì )截取幾條最有文采的留言,給予一份驚喜而美麗(簡(jiǎn)稱(chēng)精美)的小禮品哈!那開(kāi)篇就講到這里咯,敬請期待該系列后面的文章。 |