1 信號完整性基礎(chǔ)知識
把它放在第一點,就足以說明信號完整性基礎(chǔ)知識的重要性。所謂“萬丈高樓平地起”,說的就是這個道理,想從事信號完整性工作就必須對整個信號完整性的理論基礎(chǔ)有一個很明晰的了解。至少要熟讀幾本信號完整性方面的書籍,了解什么是信號完整性;了解信號完整性研究的對象和內(nèi)容是什么;信號完整性與哪些因素有關(guān)系;信號完整性會影響到產(chǎn)品的哪一個方面;等等。記得看的第一本書就是Eric的《Signal Integrity-Simplified》即國內(nèi)現(xiàn)在號稱的藍皮書《信號完整性分析》,李玉山老師等作者翻譯的,然后接著啃了所謂的墨寶書,由Howard Johnson和Martin合著的《High-Speed digital design-A handbook of Black Magic》,中文版本叫《高速數(shù)字設(shè)計》,也是出的比較早,電源完整性看了一本《集成電路電源完整性分析與管理》,中間還硬著頭皮還啃一本英文原著《High-Speed Digital System Design—A Handbook of Interconnect Theoryand Design Practices》。當然,還有一些大部頭和國內(nèi)的一些原創(chuàng)書籍,也都是非常的不錯,只是沒有什么看完整。
以上兩本書是我經(jīng)常推薦給身邊的從事電路設(shè)計和硬件工程師的,信號完整性分析比較簡單,入門比較好,目前有第二版本的,書名都改啦,叫《信號完整性與電源完整性分析》把之前缺失的S參數(shù)和電源完整性也加上啦,非常不錯。《高速數(shù)字設(shè)計》稍微難一點,但是在下認為也是一本必讀的書籍。
2電路原理
電路原理部分,應(yīng)該是很多工程師在大學的時候的必修課。我記得我們當時學的就有康華光老師的《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的模擬和數(shù)字部分,以及邱關(guān)源老師的《電路》。信號完整性是屬于硬件設(shè)計的一個部分,但是又不僅僅考慮的是硬件電路的設(shè)計,所以說電路原理是高速電路信號完整性中的極其重要的一個部分。電路原理設(shè)計包括電路系統(tǒng)、原理框圖和電路的設(shè)計,這是信號完整性工程師必須具備的基本技能。這也是由系統(tǒng)設(shè)計延伸而來的,如何實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的目標,就是電路原理設(shè)計的目的。
3 熟悉各總線協(xié)議
以上圖中的Logo應(yīng)該或多或少的都出現(xiàn)在我們的生活中,那么在作為一個每天都與這些logo的接口或者總線打交道的工程師,又有多少對其有一些了解呢?其實,作為一位信號完整性工程師,總線協(xié)議是每一位工程師必須要了解的內(nèi)容。因為這就是我們工作的指南,不管你做的工作再好,只要不符合總線協(xié)議的要求,都是毫無意義的,因為這是信號如何傳輸?shù)囊罁?jù),也是判斷信號是否滿足設(shè)計要求的根本。所以說,不懂協(xié)議的信號完整性工程師,不是一位好“廚師”。
4 熟悉PCB layout設(shè)計
在高速電路迅速發(fā)展的現(xiàn)階段,原理方案設(shè)計已經(jīng)變得越來越簡單。現(xiàn)在的消費類產(chǎn)品,如手機,就是那么幾家的解決方案,CPU確定,那么其方案、外圍電路已然確定,但是不同的公司設(shè)計出來的產(chǎn)品外觀和質(zhì)量都是不同的,即使是同一家公司設(shè)計出來的產(chǎn)品也是不同的,外觀是有ID和ME所確定,性能的不一樣就是PCB設(shè)計的不一樣。一個產(chǎn)品的PCB設(shè)計不僅僅要連通各個模塊,還需要使性能最優(yōu)、滿足各兼容性測試、符合生產(chǎn)工藝等等。
5 熟悉PCB材料
PCB是產(chǎn)品中最大的一顆元器件,那么制造這個元器件的原料就變得越來越重要,特別是對于高速電路來講。信號完整性是否滿足設(shè)計要求,一部分原因就是由PCB材料決定的。目前,PCB材料有成千上萬種,從中選擇符合產(chǎn)品設(shè)計的材料,是越來越多信號完整性工程師需要完成的一項工作。
6 熟悉評估各種高速互連器件
信號完整性是一個比較寬泛的概念,這個概念最主要還是體現(xiàn)在整個電路和方案的設(shè)計上。那么電路鏈路中的高速互連器件就是信號完整性的重要組成部分。了解和熟悉高速互連器件,如發(fā)送端芯片、接收端芯片、連接器、線纜等等。不僅僅要考慮其性能,更需要考慮成本、工藝參數(shù)要求、封裝、供應(yīng)商質(zhì)量等等。
7 熟悉至少一種仿真軟件
信號完整性的工作之一就是提高產(chǎn)品設(shè)計的效率,縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期,迅速使產(chǎn)品推向市場。那么在產(chǎn)品設(shè)計的前期就需要對產(chǎn)品中的關(guān)鍵的信號進行仿真,使研發(fā)人員盡可能的了解到產(chǎn)品存在什么樣的風險,并使風險降到最低。不管是Hspice,還是Ansys designer/HFSS/SIwave/,或者是Hyperlynx、Sigrity,對于信號完整性工程師來講至少要熟悉一種仿真軟件。這樣才能增加你設(shè)計的信心。
8 熟悉測試測量
對于一個產(chǎn)品設(shè)計來講,測試和測量是產(chǎn)品研發(fā)階段必不可少的一個環(huán)節(jié)。信號完整性工程師必須要熟練使用各種測試測量設(shè)備,基本的設(shè)備就是實時示波器、采樣示波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、阻抗測速儀、信號源、穩(wěn)壓源、數(shù)字萬用表等,高階一點的就是誤碼分析儀、協(xié)議分析儀、頻譜分析儀、探針臺、溫箱等等。如果不會使用設(shè)備,就很難找到產(chǎn)品的問題點在哪里,那就無從說起設(shè)計一個好的產(chǎn)品。當然,還有一些最基本的,比如烙鐵、熱風槍的使用。
9 分析和解決問題的能力
不管是仿真還是測試,對于一個優(yōu)秀的信號完整性工程師來講,分析和解決問題才是最重要的。對于現(xiàn)在很多工程師來講,得到一個測試或者是仿真的波形曲線很簡單,復(fù)雜的是要能理解波形曲線表示的意義和代表的問題,并最終能解決其。比如,在測試的時候存在一個非單調(diào),那么首先要知道這是一個非單調(diào),然后再分析其是因為測試設(shè)備沒有校準,引起的,還是由于人為的因素引起的,亦或是測試點的選擇不正確,亦或是芯片本身存在的問題,亦或是傳輸線阻抗匹配的問題等等,找到問題之后才能對癥下藥。
謹獻給那些還徘徊在高速電路門外的童鞋們,希望對各位有所幫助。
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原文標題:學“信號完整性”,必須掌握的9大招
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