Allegro-APD設計指南之SKILL語言參考手冊

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allegro-APD設計指南之SKILL語言參考手冊  cadence 進階神器2
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水木東華

高手必備�。。。。。。。。。。�！

hnqylgq

高手必備！�。。。。。。。。。�！我來學習了，謝謝樓主分享

偉仔1227

進階秘籍啊

Aduan

謝謝分享，感謝你

tiny丨Y

謝謝分享謝謝分享謝謝分享

ljbljx

RE: Allegro-APD設計指南之SKILL語言參考手冊 [修改]

leexiao

學習技巧，速度杠杠的

hhwnlrmqiqi

好東東啊，呵呵呵

wxpwxp1818

2 r6 b( [% A  P0 u本帖最后由 edadoc 于 2014-10-17 16:43 編輯
% ]  Q# A% J& w+ c% P
+ A; d, z# O- t& K+ f. ~  B" I# N: V  W$ }
$ g, R* i* ?+ R0 J2 M2.  PCB板材對高速信號電氣性能影響7 C/ _9 |" H- j% Q' b& g$ w& l: w
$ [8 S) x9 E' j7 b1 R6 t# _+ v% G% `3 N2 C+ ~
      眾所周知，高速信號關(guān)注傳輸線損耗、阻抗及時延一致性，最后在接收端能接收到合適的波形及眼圖，只要滿足了上面幾點要求，那么高速信號的問題就可以迎刃而解了。$ U) t' B# l5 R5 q9 J9 k1 r
% Q0 t# O) l% b& |7 M4 i4 I      傳輸線損耗通常分為介質(zhì)損耗、導體損耗和輻射損耗，介質(zhì)損耗主要是由玻纖和樹脂帶來的，而導體損耗主要是由趨膚效應和表面粗糙度影響的，如下圖7所示。


+ y5 x+ E( o' `4 t& s圖7
) @4 i4 H  M/ m8 q  v8 T& r  x% e. ?  d
5 x# l, N" K- j6 G      下圖8所示是我們通過微觀切片所看到的PCB的截面結(jié)構(gòu)，從圖中可以看到信號線的表面是非常粗糙的（人為增加粘結(jié)性），以及構(gòu)成PP的玻纖和樹脂（玻纖和樹脂的Dk/Df特性不一致），這些因素都會影響我們的高速信號電氣性能。


圖8
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2.1  Dk&Df的影響
& K9 x/ f  v% t      Dk&Df在上面部分已經(jīng)介紹過，介質(zhì)損耗與Dk&Df有直接關(guān)系。下圖9所示為幾種材料在20GHz內(nèi)每inch對應的損耗曲線，其中藍色曲線為總體損耗，綠色曲線為介質(zhì)損耗，紅色曲線為導體（銅箔）損耗。+ D" Q6 \* K% Z; l$ f1 Y
* p. W1 {  S5 S  n: y2 k

) Q$ q8 z: `& R' e. R圖9
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      從上面圖9可以看到由于導體是一樣的，不同材料的導體損耗是相同的（紅色曲線），但隨著材料的損耗級別越低，介質(zhì)損耗越小，介質(zhì)損耗與總體損耗的占比也越小，在超低損耗材料的損耗曲線中，介質(zhì)損耗甚至比導體損耗還小。
2 w; x3 t8 H, s8 f4 {      如下圖10和圖11為幾種常見材料的Dk/Df隨頻率和溫度變化的曲線，為公正起見，沒有將具體材料的型號列出，只有不同的材料代號。  ~1 x5 W6 T8 g, e: F0 G9 X* _: n* w

/ z' a  G. I8 e( q" m$ @( G+ U
& l' A& ?" I$ l3 p6 _圖10
! y% Y4 {" N+ g' A3 b
7 O9 q0 H" w: i* s2 J0 l
# q. R9 D4 z% `4 F) V: s
# b3 d9 t5 X' ~  v$ s/ G9 R圖11
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2 l" Z7 m6 `8 b; e. d( x- _     一般來說，我們要求Dk/Df越穩(wěn)定越好，也就是說Dk/Df不隨頻率及溫濕度（環(huán)境）變化影響太大，反應在圖形上面即是圖形的斜率越小越好，如果是水平的曲線那就是完美了。0 k6 n0 K& S" c2 I% K
      根據(jù)時延公式1可以知道，Dk越小傳播時延也越小（傳播速度快，需要的時間就�。�，同時Dk的變化率越小阻抗也越穩(wěn)定，有利于阻抗的控制（公式2）。而從損耗公式（公式3）我們也可以知道Dk/Df越�。ǚ�(wěn)定），損耗也越�。ǚ�(wěn)定），穩(wěn)定的材料參數(shù)可以在工程應用上更好的控制產(chǎn)品的性能。
如下圖12所示為同樣的12inch線長，使用上面不同損耗級別的材料所測得的損耗曲線，可知當在10GHz的時候，普通FR4(普通損耗級別)的損耗為-15dB,而如果使用TU（低損耗級別）的損耗僅-7.5dB，如果此時有個高速信號要求插損在10GHz的時候需要小于-12dB,那么使用普通FR4的材料就不能滿足要求，必須使用損耗級別更低的材料。

. f( y8 \3 O2 [+ b! j) j
$ v$ T# \  Q3 b2 C圖12
: F$ \3 l0 q9 P  y5 J: V' g5 f- n3 v' z3 R  r
2.2  銅箔表面粗糙度的影響( \. t' s4 S7 N
& \) y  F6 T6 @7 }      如上圖8所示的微觀切片所示，銅箔的表面是比較粗糙的，而我們在設計或者仿真的時候通常是以光滑的表面為模型，如下圖13所示。! _5 b0 u: h' ]; h, u, n/ D
. Q6 u- U6 W( ?/ T
$ W8 U  |$ f8 A- u
圖13

      理想和現(xiàn)實是有差距的，這就是為什么我們經(jīng)常認為自己的設計或者仿真結(jié)果是沒有問題，但實際產(chǎn)品卻有各種各樣的問題，其中必然有很多細節(jié)是我們在設計或仿真時忽略掉了。
% O& i) k' n( }; a' p      下圖14是幾種常規(guī)的銅箔對表面粗糙度的定義，其中有STD(標準銅箔)、RTF(反轉(zhuǎn)銅箔)和VLP/HVLP(低/超低表面粗糙度銅箔)，可見不同的銅箔銅牙(粗糙度)相差明顯。


! n+ F& h/ a7 {5 f8 X6 J圖14
* R0 U6 _+ v, i2 B. @* W" n, W4 O1 ^$ c  e3 V0 T% Q
- E# s: W. c  r; z      如下圖15所示為普通銅箔與低表面粗糙度銅箔的切片放大圖。  y/ L& w  ?; ]9 ]" |

0 o2 n/ D* M1 f* G# H2 T2 C1 \" Z( q7 H) O6 x
" }$ \, y3 D1 e% E# o! K0 y- R圖15
( @6 |: e, C0 i1 `, S6 @8 q, n7 I$ d3 O' e
! o* |! Z6 ^1 V8 W1 [- t* {      從圖中可以直接看出銅箔粗糙度(銅牙)使線路的寬度、線間距不均勻，從而影響阻抗的不可控，最后導致一系列的高速信號完整性問題，而低表面粗糙度的銅箔就不會導致類似問題。如下圖16是對同樣的材料不同的銅箔進行的仿真比較。
   
* A- a. s" ~! C3 [( t& r" N) S; Y' }/ k' b+ m& J# M& L
# e- e( R4 ~6 j7 s8 D' z圖16

      從仿真結(jié)果可以看出在5GHz以下銅箔的影響不是太明顯，但在5GHz以上銅箔的影響開始越來越大，所以我們在高速信號(尤其>10G)的設計和仿真中需要注意銅箔的影響。
2.3  玻纖布的影響/ N4 x7 a3 J3 r3 J
4 |  B% U0 g5 }( D. _( x5 ?3 w      目前主流的材料都是采用的“E-glass”,參照的IPC-4412A規(guī)范，本文也是主要針對的E-glass的玻纖介紹。常見玻纖的微觀放大如下圖17所示。0 h& i+ ?! Z7 Y0 G& T! s
9 g7 Y; J0 e0 J; u* `4 ^

圖17
& }- I* [3 r/ X
$ f0 M- f' _5 O7 o4 F, O2 g      從上圖17可知不同的玻纖對應的編織粗細不一樣，開窗和交織的厚度也不一樣，如果信號分別布在開窗上和玻纖上所表現(xiàn)的特性(阻抗、時延、損耗)也不一樣（開窗和玻纖Dk/Df特性不一樣導致的），這就是玻纖效應。玻纖效應的影響主要表現(xiàn)在如下幾種方式。
a、玻纖效應對阻抗的影響, W- h8 y2 D4 X) W$ H. c- U
8 h1 [: h2 l& V" E& t& L+ z      如下圖18為同一疊層對應不同玻纖的阻抗測試結(jié)果，同樣的3.5mil線寬，采用1080和3313的玻纖布，可知因為1080的開窗比較大，所測試的TDR阻抗曲線跳變比較大，阻抗不匹配比較嚴重。而采用3313玻纖的阻抗曲線比較平整，阻抗比較均勻。
) ~2 e/ }& J  @+ G& F" N3 A
+ W- h: A& V" K
圖18
  Q2 d* n1 ^& h
b、玻纖效應對時延的影響
      如下圖19為一對差分信號在玻纖上的分布示意圖，左下部分表示的是沒有玻纖效應的影響，差分信號和共模信號完美，而右下角為有玻纖效應的影響，由于差分信號上的一根在玻纖上，另一根在開窗上，時延不一致造成了不同時到達，最終影響了差分信號和共模信號的正常接收。
8 ]: D' _" w  U* C( L7 J2 ^
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圖19
6 O+ v& A; O9 K( {1 ~+ u
, o0 P: D: U: X5 n; D# ^c、玻纖效應對損耗的影響
3 A" M$ ?( y" r( G' k, N; l      如下圖20為不同損耗級別下的材料對應不同玻纖的損耗曲線。右邊圖示可知不管是中損耗的材料還是低損耗的材料，采用普通的玻纖(紅色)比采用平織布玻纖(藍色)的損耗都要大。4 r6 D) V4 D# g

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/ M( p) ]7 a! B! q! C9 G; z6 z# `7 ^圖20
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$ ^& A7 X# K: n! G      綜上我們在高速信號的設計上應該盡量避免玻纖效應的影響，常用的方法是采用一定角度走線或者在制板的時候讓廠家旋轉(zhuǎn)一定的角度(板材的利用率會有一定的下降)；或者直接采用開窗比較小的開纖布或者平織布，此外用2層PP也可以適當?shù)谋苊獠＠w效應。)