автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Обеспечение целостности сигналов в электронных модулях быстродействующего телекоммуникационного оборудования

На празж рукопнсп

Шнейдер Вера Ивановна

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ СИГНАЛОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЯХ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникации

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н., проф. Л.Н. Кечиев

Москва-2005

Работа выполнена на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" Московского государственного института электроники и математики.

Научный руководитель - д. т. н., профессор Кечиев Леонид Николаевич

Официальные оппоненты: д.т.н., проф. Вишнеков Андрей Владленович к.т.н., доцент Трухин Виктор Федорович

Ведущее предприятие "

Защита состоится "6" окгября 2005 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.133.06 Московского государственного института электроники и математики по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "б"сентября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к. т. н., профессор

Н. Н. Грачев

•¿413819

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Современное развитие телекоммуникационной аппаратуры характеризуется постоянно повышающимся быстродействием, миниатюризацией, возрастающей сложностью, интеграцией в единые комплексы радиолокации, радионавигации и связи. Глобальная тенденция повышения быстродействия определяет, во-первых, к ужесточение требований по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС) и целостности сигналов (ЦС) и, во-вторых, необходимость учета этих требований на стадии проектирования устройств телекоммуникаций, поскольку неполный или неверный учет этих требований приводит к значительному pociy временных и материальных затрат производителя на последующую доработку производимой телекоммуникационной аппаратуры. Это требует новых подходов к анализу процессов, происходящих в электронных модулях цифрового телекоммуникационного оборудования, которые заключаются в рассмотрении цифрового сигнала как аналогового, что позволяет учесть все существенные искажения его формы, вызванные особенностями конструкции печатных плат модулей. Этот подход начинает интенсивно развиваться и относится к проблеме целостности сигнала. Более тонкий и глубокий анализ, процессов, происходящих в элеетронных модулях на печатных платах, позволяет одновременно решать задачи электромагнитной совместимости, определяющие восприимчивость телекоммуникационных устройств к внешним электромагнитным помехам, а также их помехоэмиссию.

В условиях острой конкурентной борьбой производителей повышаются требования к качеству продукции, что выражается в необходимости ее сертификации, а поздние сроки появления продукции на рынке во многих случаях вообще лишает смысла ее разработку. С этой позиции проблема обеспечения ЭМС и ЦС устройств телекоммуникаций и систем выходит на новый уровень, являясь гарантом надежности и безопасности всех типов электронного телекоммуникационного оборудования в реальных условиях его эксплуатации. Таким образом, обеспечение ЭМС и ЦС становится одним из показателей качества выпускаемой электронной аппаратуры, а с учетом возрастающей роли телекоммуникационных систем и систем связи является также и важным экономическим фактором. В России проблеме обеспечения ЭМС и ЦС в электронной аппаратуре посвящены работы Балюка Н.В., Кечиева Л. Н., Князева А. Д, Костроминова А.М.,

'ч О

Петрова Б. В., Файзулаева Б. Н., Черыошенцева С.Ф. и др. Из исследований в этой области в других странах следует выделить работы Д. Отта, Д. Уайта, Т. Уильямса, Дж. Барнса, Э. Хабигера, А. Шваба, Д. Брука, Э. Богатина.

Решение проблемы обеспечения ЦС и ЭМС на уровне электронных модулей осуществляется путем минимизации искажений цифрового сигнала в устройствах телекоммуникации (УТ), повышением их помехозащищенности как в отношении кондуктивных, так и излучаемых непреднамеренных электромагнитных помех (НЭМП), а также снижения уровня помехоэмиссии от электронных модулей Цепь работы

На основании проведенного анализа можно сформулировать цели и задачи диссертационной работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности процесса проектирования быстродействующих электронных модулей на печатных платах цифровых систем телекоммуникаций путем формирования виртуальных прототипов модулей на основе адекватных моделей механизмов искажения сигнала при одновременном учете требований ЭМС. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи.

1. Предложена концепция встраивания виртуального прототипа электронного модуля в типовой процесс создания модулей; сформулированы базовые задачи создания виртуального прототипа: функциональная верификация, целостность сигнала, временная верификация (тайминг), электромагнитная совместимость.

2. Проведен анализ влияния параметров печатных плат быстродействующих электронных модулей щ качественные показатели передачи цифрового сигнала в них.

3. Разработаны методы оценки целостности сигнала при создании модулей сверхвысокого быстродействия, требующих учета потерь в линиях передачи печатных плат и особенностей применения дифференциальной передачи цифрового сигнала.

4. Разработана методика формирования виртуального прототипа электронных модулей, которая позволяет проводить моделирование и анализировать целостность сигнала на самых ранних этапах проектирования.

5. Разработана методика получения ШК-модели цифровых вентилей как составной части виртуального прототипа для целей функциональной верификации; методика реализована на примере IBIS-модели цифровой микросхемы.

Диссертация состоит из введения, б глав с выводами, заключения, списка литературы, содержащего 101 наименование. Общий объем работы- 185 с.

Методы исследования

В процессе решения поставленных задач использовались принципы системного подхода, методы математического моделирования, теория цепей и электромагнитной совместимости, а также расчетно-эксперименташше исследования. Научная новизна

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ состояния проблемы проектирования перспективных быстродействующих электронных модулей цифровых устройств телеком?,1уникаций и обеспечения целостности сигнала и ЭМС в них, что позволило сформулировать цель и задачи диссертационной работы

2. Разработана стратегия верификации проектных решений, которая может быть использована при построении виртуального прототипа быстродействующих элеетрояных модулей на печатных платах, которая отличается наличием процедур верификации целостности сигнала, тайминга и ЭМС.

3. Уточнены и развиты модели линий передач в составе печатных плат быстродействующих электронных модулей с учетом механизма потерь и режима дифференциальной передачи цифровых сигналов.

4. Разработана методика синтеза ШВ-моделей интегральных микросхем, позволяющая снизить размерность задачи при построении виртуального прототипа электронного модуля для задач функциональной верификации.

На защиту выносятся:

1. Метод построения виртуального прототипа для задач функциональной верификации, целостности сигнала и тайминга.

2. Методика оценки влияния параметров печатных плат цифровых электронных модулей высокого быстродействия на целостность цифрового сигнала.

3. Методика построения ХВК-моделей цифровых микросхем и их использования при построении виртуального прототипа.

Диссертационная работа выполнена на кафедре "Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы" Московского государственного института электроники и математики.

Реализация и внедрение результатов работы

Основные результата диссертационной работы внедрены в практику проектирования электронных модулей фирмы GSM (Израиль), а также в учебный процесс МИЭМ на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» по дисциплине «Основы проектирования РЭС». Апробация результатов работы

Работа в целом и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на VIII научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость и электромагнитная безопасность», С.-Петербург, 2004 г., а также на научно-технических семинарах кафедры «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» МИЭМ с 2003 г. по 2005 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ в виде статей. Структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав с выводами, заключения, списка литературы, содержащего 101 наименования и приложения, включающего акты впедрения.

СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, определена направленность ее результатов и рассмотрено логическое построение работы по главам.

В первой главе рассматривается современное состояние проблемы обеспечения целостности сигнала и электромагнитной совместимости электронных модулей перспективных быстродействующих цифровых устройств телекоммуникаций (УТ). Дается общая характеристика проблемы, определяется место и стратегия проектных решений, которые вытекают из повышения быстродействия устройств телекоммуникации при обработке информации. Отмечено, что перспективные технологии обработки информации, переход на последовательную передачу информации по каналам связи обуславливают дальнейшее повышение быстродействие до сотен и тысяч мегагерц.

В результате анализа выявлены следующие основные задачи, которые возникают при проектировании высокоскоростных электронных модулей на печатных платах для

УГ: сбгспгчгнкг требований электромашиной союкспмсет по Еоспраимчивосш и помемоз мессии; шшшлизацпя перггдрестных помех; обеспечение однородности и согласования линий передач на печатных платах; устранение помех вида "дельта Г по шинам питания; устранение "отрыва" заземления высокоскоростных микросхем; обеспечения минимальной системной задержки и джиггера. Все эти задачи существенным образом влияют на деградацию цифрового сигнала. При длительности фронта цифрового сигнала в 1 не и менее необходимо комплексное решение этих задач, что обеспечивает в конечном итоге рациональную топологию печатной платы и компоновку электронного модуля (печатного узла). Эти основные задачи интегрируются на стадии создания виртуального прототипа в процедуры функциональной верификации, целостности сигнала, тайминга и ЭМС. Определяется содержание каждой из процедур, что позволяет в зависимости от поставленной проектной задачи рационально определить ее размерность и трудоемкость.

Потребность в создании плат высокого быстродействия меняет концепцию их проектирования. Показано, что в настоящее время при создании быстродействующих электронных модулей УТ на первое место выходят, требования к целостности сигнала, которые определяются параметрами печатных плат и элементной базы, которая используется при создании электронного модуля. Это позволило предложить новые глобальные оценки конструкций быстродействующих печатных плата именно: задержка в трассе предпочтительней ее длины; уровень перекрестных помех предпочтительней расстояния между проводниками; применение дифференциальных пар предпочтительней, чем согласованных линий; минимизация индукгавностей цепей питания и заземления предпочтительней топологических рекомендаций по их проектированию. Эти оценки могут быть использованы для формулировки критериев этапа трассировки в САПР печатных плах.

В главе проведен анализ влияния протоколов передачи данных на частотный диапазон сигнала. Показано, что в перспективе тактовые частоты в системах передачи данных достигнут 40 ГГц, а проведенные оценки показывают, что при этом фронт информационного сигнала должен быть значительно меньше чем 10 пс. Результаты анализа показывают, что требуется новая методология разработки электронных модулей, чтобы гарантировать определение и устранение проблем целостности сигнала в изделии на этапе проектирования настолько рано насколько возможно. Чтобы выдерживать наиболее короткие сроки разработки, изделие должно выполнять технические требования с первого раза.

На принятие решений существенное влияние оказывает конструкция печатной платы электронного модуля. В работе показаны современные тенденции развития конструкгорско-технологаческих направления печатных плат, реализующих современные требования к микроминиатюризации, возможность монтажа на поверхность, применения микросхем в корпусах с различными конструкциями выводов, в том числе и шариковых, число которых может достигать нескольких сот. Особенности конструкций таких плат должны быть учтены при создании виртуальных прототипов.

На основании проведенного анализа сформулирована цель и поставлены задачи диссертационной работы.

Во второй главе разрабатывается стратегия верификации при проектировании электронных модулей. Раскрывается содержание верификации, анализируются специализированные программные средства, которые могут быть использованы для симулирования и моделирования электронных модулей, рассматривается возможность использования перспективного ЮК-моделирования для верификации проектных решений.

Традиционные походы к созданию электронных средств предполагали выполнение на заключительных стадиях физического прототипа и его отладку. В современных условиях такой подход не может быть принят, поскольку он слишком дорог и требует значительного времени, из-за чего продукция на рынок будет попадать с большим опозданием. Выходом из этой ситуации является применение верификации проекта с использованием виртуального прототипа, на котором отлаживаются задачи ЦС, тайминга нЭМС.

* Анализ возможных ситуаций, связанных с влиянием времени, необходимого для отладки прототипа, на сроки появления продукта на рынке (Рис. 1) показывает, что с одной стороны усложнение печатных плат, повышение частот, применение больших интегральных схем привело к увеличению сроков создания физических прототипов и их отладки, что характеризуется прямой 2. С другой стороны, конкурентная борьба на мировом рынке требует постоянного сокращения сроков появления на нем новой продукции (прямая 1). В настоящее время этот срок для большинства изделий широкого применения составляет 5.. .6 месяцев. Поэтому время, которое отводится на другие стадии создания печатных узлов, непрерывно сокращается (зона 3). Показано, что возникает ситуация, при которой создание физического прототипа будет стратегически невыгодным, поскольку либо сроки его отладки будут сдерживать появление продукции на рынке

(ситуация 4), диво прэготип Есойцг иг иоезг бшь сплааен и продукция вообще нг поступает на рынок (ситуация 5).

Годы

Рис. 1. Взаимосвязь времени выхода на рынок я отладка физического прототипа: 1 - время выхода новой продукции па рынок; 2 — время, необходимое для отладки прототипа; 3 — время, отводимое для других стадий создал пп тдслпя; 4 — ситуация, при которой время отладки прототипа дтпует сроки появления продукции на рыике; 5 - ситуация, прп которой прототип не может Сьгп. отлажен, что препятствует выходу продукции на рынок.

Невозможность отладки прототипа объясняется следующим. Современная микроэлектронная аппаратура реализуется на БИС, которые выполнены в корпусах с большим (иногда до 1000 и более) числом выводов на многослойных печатных платах (МПП). Учитывая высокий диапазон частот, который типичен для таких узлов, любой контрольный вывод служит антенной и вносит искажения в' показания тестирующей аппаратуры. Высокочастотный сигнал, проходящий по проводникам во внутренних слоях многослойной печатной платы, вообще не доступен для контроля. Кроме этого, даже, если удастся провести измерения и по их результатам потребуется внести изменения в физический прототип, то в большинстве случаев эта процедура не даст должного результата. Чем выше быстродействие узла, тем безнадежней может оказаться ситуация бесконечного хождение по кругу "прототип - отладка - новый прототип - отладка -новый прототип -...".

Таким образом, для высокоскоростных электронных модулей применение виртуального прототипа позволяет устранить противоречие между желаемой скоростью поступления изделия на рынок и длительностью отладки прототипа. Создание к отладка виртуально прототипа невозможна без применения САПР и соответствующего программного обеспечения. В работе проведен детальный анализ подсистем предгопологического и посттопологического проектирования, показывающий, что, хотя

наличие подобных подсистем электрофизического анализа виртуальных прототипов является неотъемлемой частью перспективных САПР электронных модулей, в настоящий момент нет универсального продукта для верификации проектных решений, а частные решения отличаются фрагментарностью.

В работе предложено для быстродействующих электронных модулей, реализованных на печатных платах, использовать следующие разновидности верификации: функциональная (с учетом всех существенных параметров); временная или тайминг (восстановление временных соотношений в модуле); целостности сигнала (восстановление аналоговой формы цифрового сигнала); электромагнитной совместимости (помехоэмиссия и восприимчивость к внешним электромагнитным возмущениям). Во второй главе дается содержание этих процедур. Верификация проектных решений при создании печатных плат и электронных модулей представлена в виде, показанном на Рис. 2.

ЭМС

Тайминг |

Целостность сигнала

и

Концепция Разработка схемы Топология !

Производство

Поведенческое моделирооакно

Симулирование вналогопых и цифровых сигналов

Рис. 2. Задачи функциональной исрифнкащш ори проектировании печатных плат и печатных узлов

Верификация электронных модулей требует разработки и внедрения качественно новых моделей, которые являлись бы одновременно и более простыми, и поддерживались бы крупнейшими производителями. Новые подходы базируются на стандарте описания ШК5, который был разработан в результате совместной деятельности многих организаций. Представление микросхемы при ЕВК-моделирование включает модель вентиля, шин питания и заземления, а также ряд паразитных параметров корпуса и его выводов, что делает его предпочтительным для создания виртуального прототипа электронного модуля. В главе разработаны подходы для ГОК-моделирования вентилей входа/выхода микросхем, которые реализованы в последующих разделах работы.

В третьей гласе ргекдпрпкетса ЕОзгзонЕость применения гюдетгЗ лпнпй пгрздач для их описания в быстродействующих электронных модулях. Показано, что для адекватного описания целостности сигнала в подобных конструкциях необходимо учитывать помехи различного характера и потери в линиях передачи, а дат увеличения помехозащищенности требуется применения дифференциальных пар для передачи информационного сигнала. Проведен анализ методов расчета параметров линий передач на печатных платах.

В главе детально анализируются перекрестные помехи при передаче цифрового сигнала для электрически длинных и коротких линий передачи на основе модели линии без потерь. Максимальный уровень перекрестной помехи в электрически короткой линии дается выражением

где Е - амплитуда сигнала в активной линии, Л - сопротивление параллельного включения входного и выходного сопротивления микросхемы, подключенной к пассивной линии, Си - взаимная частичная емкость между активной и пассивной линиями передачи, Сл - собственная частичная емкость пассивной линии, включая емкость входа и выхода микросхемы и емкость монтажа, Год - длительность фронта цифрового сигнала.

Для электрически длинной линии передачи получены значения амплитуды помехи на ближнем и дальнем 11гг конце пассивной линии при амплитуде импульса в активной линии Х}\ соответственно

скорость распространения электромагнитной волны в линии передачи, 1 - длина электромагнитно связанного участка активной и пассивной линии.

Рассмотрена природа образования помех по шинам питания и помехоэмиссии от печатной платы.

Расчет параметров базового емкостного параметра модели линии передачи ведет на основе метода конформных преобразований и расчетных моделей. Расчетные формулы приведены в табл. 1

( 1" \

и =Е'КС" 1-е А'(с**с-)

"пси ^0,1 1 >

\

/

где Ле - время нарастания (фронта) или спад импульса Л/ = г0,1; у=1/а/1с -

Таблица 1

Расчетные соотношения для определения емкости печатного монтажа

№ Сечение с, ^■зф

1. 2— Ю т = аЫ[(а + ¿0(6 + <Ш т Ак-кХк-к) ' (<1+<2)('з+'2) и -см. (5.5) (*„-*„) А', 2 К,'*

2. ь 2— К' т = а/(а + «¡) а+'2)С3+/2) - см. (5.5) _ («„-«„)*, К* + 2 К,'К

3. £ МД' 2 К'К,

4. о .а А Ь ,4а. 01=313 т~(и 20/(1 Т (Ег1~ег1)к;к

ь! 1ЖШШ1 V'' г+Ы(1) (1+а1(№+а/11+Ь/<1) см. (5.5)

" 1 2 К, [

5. е, ^ 4— Я ш = [1/(1 + 2ай>)]2 т,= 1/(1+?2) д2~т. (5.5) " 2 ЛГ, А"

При расчетах предложена аппроксимация К и К многочленами через параметр т и дополнительный параметр т', причем т + т'~ 1. Параметры мотут быть определены через модули эллиптических интегралов: т = !?; т-(к')2.

Для 0 й т £ 1 аппроксимирующие многочлены имеют следующий вид:

К(т) = [йо + щт'+ a2(mf] + [Ь0 + b2(mf] + ln(l/m') + </n);

К'=Щп") = [а0 + а\т + агп?\ + [60 + М + fem2] + Ы\!т) + е(т); \фп)\ <, 3-Ю'5; о0= 1,3862944; в, = 0,1119723; а2 = 0,0725296; Ь0 = 0,5;

= 0,1213478; Ъг = 0,0288729.

При анализе индуктивности печатных проводников использован известный метод расчета, при котором можно учесть изменение индуктивности за счет влияния скин-эффекта.

Слои питания и заземления в многослойных печатных платах выполняют в виде проводящей сетки. Линия передачи, образованная сигнальным проводником и сетчатым слоем, будет Иметь вариации волнового сопротивления. В работе проведен анализ подобных вариаций (рис. 3).

♦ Вар. "а", w " 1 мм И Вар. "а", 11=2 мм Вар. "в\ w=1 мы X Вар. "6". w 2 ми

Ряс. 3. Зависимость вОлпового сопротивления от смещспия сигнального проводника относительно сеткп экрана (вариант "а" — прямоугольная ссткп, "б" - сетка повернута на 45°, к>-ширнпа проводника и линии селсн, прн смещений 0 мм проводник расположен точно под линией сетей или по диагонали квадратной ячейки сетей, таг сетки - 5 мм)

Как видно из результатов расчетов при расположении сигнальных проводников

под углом 45 град, к линиям сетки экрана обеспечиваются меньшие вариации волнового

сопротивления. .Для инженерных расчетов предложено соотношение, связывающее

изменение волнового сопротивления от смещения проводника относительно линий сетки,

аг=да)3+в(х)2+сх+а

Значения коэффициентов А, В, С я О для различных вариантов представлены в

табл. 2.

О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Смощонио проводчика X. мм

ТгЗзавд 2

Коэффициенты полиномивальной аппроксимации

1 Вариант Значения коэффициентов |

А В С о !

1 1 0,1020 -1Д560 2,6190 -1,5286

2 0,0639 -0,9726 2,7992 -2,0571

3 0,0417 - 0,5270 1,0167 -0,5286

1 4 0,0361 -0,4774 1,2651 -0,8714

В четвертой главе уточняется теория работы линии передач с потерями. Рассматриваются потери в меди и диэлектрике, уточняется модель линии передачи с потерями, и приводятся расчетные соотношения для определения базовых электрофизических параметров линий передач с потерями.

Одним из методов определения влияния искажений сигнала на случайную битовую последовательность в электрически длинной линии является применение контрольной диаграммы. Дан анализ потерь в линии передачи, которые определяются потерями в проводниках и в диэлектриках. 4

Показано, что в первом приближении в микрополосковой линии ширина распределения тока в возвратном пути приблизительно в три раза больше ширины сигнального проводника. Сопротивление току в обратном направлении включается последовательно с сопротивлением прямого проводника. При частотах больше 10 МГц можно предположить, что полное последовательное сопротивление линии передачи передаваемому сигналу будет равно 0,5Д + 0,ЗД = 0.8Й, а полное сопротивление току сигнала в микрополосковой линии равно:

__ 0,8хрхХ шу. 6 '

где р - удельное объемное сопротивление, Ь - длина линии, ТУ - ширина проводника, 5 - толщина скин-слоя.

Сравнение этой модели первого порядка с известными результатами двухмерного решения поля показывает, что она может быть использована до частот в десятки гигагерц. Из нее можно видеть, что последовательное сопротивление проводника в линии передачи будет увеличиваться о увеличением частоты.

Для большинства диэлектрических материалов объемная утечка удельного сопротивления материала зависит от частоты и увеличивается по мере возрастания частоты. Это является следствием появления тока утечки. Есть два механизма утечки

через диэлектрик. Первым является движение ионов. Это основной механизм для постоянных токов. Потери из-за этой компонента весьма малы.

Второй механизм для текущего потока в диэлектрике связан с переориентацией постоянных электрических диполей в материале. Когда напряжение подается на конденсатор, электрическое поле сгенерировано. Эта поле вызовет некоторую произвольную ориентацию диполей в диэлектрике, чтобы выровняться с полем, и движение ионов. Сопротивление материала уменьшается с увеличением частоты.

Детальный анализ линий передач с потерями позволяет записать выражения для волнового сопротивления линии и удельной задержки распространения сигнала (выражения совпадают с известными), а также получить выражение для определения предельно малой длительности фронта битового импульса исходя из полосы пропускания линии. Эта длительность определяется формулой

ЯТп =0,01tan(5)-^-ii, не,

где КГц - "собственный" фронт сигнала в данной линии передачи, s, -действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости, d - длияа линии передачи, мм, tan(5) тангенс угла диэлектрических потерь.

В пятой главе развивается теория линии передач в виде дифференциальной пары, которая становится основным типом линии передачи перспективных сверхбыстродействующих электронных модулей. Рассматриваются режимы и сигналы дифференциального и общего видов, определение электрофизических параметров дифференциальной пары в различных режимах работы, приемы согласования, а также преобразования сигналов дифференциального вида в сигналы общего вида.

Дифференциальные сигналы широко используются в шинах SCSI (small computer scalable interface), в Ethernet, во многих телекоммуникационных протоколах (ОС), таких как ОС-48, ОС-192, ОС-768, и для коммуникаций в большинстве витых пар. Одна из самых используемых сигнальных схем - это схема низковольтных дифференциальных сигналов (LVDS).

При передаче сигнала по дифференциальной паре вдобавок к двум одиночным сигналам появляется еще и напряжение, являющееся разностью между двумя сигнальными линиями. Это дифференциальное напряжение или дифференциальный сигнал. В главе приводятся основные соотношения для определения электрофизических параметров дифференциальных линий передачи.

В шестой главе разрабатывается процедура верификации электронных модулей, которая может лежать в основе модулей САПР. Разрабатывается методика ШВ-моделирования, верификация для создания виртуального прототипа, а также методология проектирования перспективных электронных модулей.

Алгоритм получения ПЗК-моделей изображен на рис. 4.

ф

X

0) к

о.

0)

1 а

0) о 1

I

а. а

о <0

¡г X

о

С

в) Определить паразитные параметры корпуса; в) Определить емкости полупроводниковых структур ИС;

в) Определить параметры нелинейных сопротивлений:

г) Снять переходные характеристики выходных буферов; л) Измерить другио, дополнительные характеристики

(если необходимо)

Отразить сет необходимые денные о виде текстового файла о соответствии с принятым стандартом. кз допуеая отклонений от него

к о Е § я: Э 0) о §3

I

Запустить программу для проверни |В1&фвйлов на наличие ошибок

(П X

Описать устройство микросхемы иа таюдноа гаыяз вРЮЕ

Промоделировать схему и представить результаты е виде 1В18-олвсакия

Промоделировать микросхему на основании полученной кололи

Рис.4. Алгоритм получения ШК-модели микросхемы По данному алгоритму была построена модель вентиля НЕ (рис. 5). В этой модели учтены не только особенности входного и выходного буферов, но и реализована функция инверсии входного сигнала. Сразу заметим, что паразитные характеристики выводов ИС на рисунке не указаны. Они учитываются в комплексной модели виртуального прототипа.

емента НЕ на э

На рис. 6 приведён результат моделирования схемыэ а на рис. 7 — : тока, текущего через шину питания, где видны выбросы тока при переключении ИС ] г другое — токи сквозной проводимости.

" -2.-0

0.0,

й..и 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Рис. б. Результат я У(1) —сиг

1 НЕ:

аД — ob2(vpit#branch)

8.0г.............................

iiiiii iiiiii

7.о —¡—4- --«i—i- —-i......¡

i i i i i i lililí I I I I I *

6.-0 « —^'—j.------j......y —.....;

J ¡_L Í_Jj

s.oU-lL—.Ü-¡J.....LJ-ü.....•

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.S 3.0 tino uS

Рис. 7. Зависимость тока потребления логического элемента от времени

Таким образом, построенная модель логического элемента НЕ полностью функционирует.

Обобщающая укрупненная блок-схема верификации проектных решений на основе виртуального прототипа представлена на рис. 8.

В заключительных разделах главы даны основные практические рекомендации по проектированию печатных плат высокого быстродействия.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе в цепом.

В приложении к диссертационной работе приведены акты внедрения результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие основные результаты:

1. Разработана стратегия верификации проектных решений, которая может быть использована при построении виртуального прототипа.

2. Уточнены и развиты модели линий передач для создания печатных плат быстродействующих электронных модулей, включая дифференциальные пары.

3. Разработана методика верификации на основе синтеза моделей линий передач на плате и ШК-моделей интегральных микросхем.

4. Разработана методика построения виртуального прототипа, которая позволяет сократить время отладки электронных модулей за счет применения более адекватных моделей изделия.

1 1 1 1 1 4 1 1 1 t 1

» 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1

t. 1 1 1 • 1 1 1 1 • « t 1 1 1 1 > 1

.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.S з. tino uS

5. Разработана методика оценки влияния параметров печатных плат на целостность цифрового сигнала.

6. Разработана методика построения ЛЕШ-моделей цифровых микросхем и их использования при построении виртуального прототипа.

Элементная база

• серия ШС,

• быстродействие

• томехоустойчивостъ,

• тип корпуса.

• тип выводов.

V

Функциональные и схемотехнические требования

• протокол передачи данных,

• скорость передачи информации,

• допустимая расфазировка,

Исходные данные

Печатная плата

• материалы,

• технология,

• топологические ограничений,

• тополошческие элементы (переходные и монтажные отверстия, повороты, контактные площадки.

у

Помехоустойчивость

» статическая

» динамическая Г

• порог срабатывания и допуски на него,

« допустимые отклонения напряжения питания, * допуск на нестабильность 1

уровня заземления

Быстродействие ® длительность фронта, Г

о ЗЭДврЗйИ распространения сигнала в микросхеме, • расфазировка. 1 Параметры виртуального прототипа

Электрофизические параметры

монтажного поля

• удельные емкости трасс,

• удельные индуктивности трасс,

• волновые сопротивления трасс.

• эффективная диэлектрическая проницаемость,

• удельная задержка распространения сигнала,

• емкостные и индуктивные параметры неоднородности (топологических элементов).

Сопоставление и получение

моделей линий передач и

неоднородностей в них

в линии бес потерь,

♦ линии с потерями.

* электрически короткие

линии, в электрически длинные

линии,

• одиночные линии.

« связанные линии,

« дифференциальная пара.

• индуктивности шин

питания,

• сосредоточенные емкости

и индуктивности

топологических

неоднородностей.

Рис.8. Обобщающая укрупненная блок-схема верификации проектных решений на основе виртуального прототипа

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шнейдер В.И., Мишин Г.Т. Быстрое тестирование проектов на ПЛИС. - "ЭМС и

проектирование электронных средств. Сборник научных трудов" - М.: Изд. МИЭМ, 2004. - с. 175 -180.

2. Шнейдер ВН., Контроллер шины PCI в устройстве управления Кеш памятью.

"ЭМС и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов". - М/. Изд. МИЭМ, 2004.- с. 213 -218.

3. Кечиев Л.Н., Шнейдер В.И. Современные проблемы обеспечения ЭМС

быстродействующих цифровых электронных средств. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. - С.-Пб, ВИТУ, 2004. - с. 31-34.

4. Алешин A.B., Кечиев JI.H. Шнейдер В.И. Обеспечение целостности сигнала при проектировании печатных плат. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. - С.-Пб, ВИТУ, 2004. - с. 331 - 336.

5. Кечиев Л.Н., Шнейдер В.И. Современные проблемы обеспечения ЭМС электронных

модулей быстродействующих цифровых электронных средств. Технологии ЭМС, 2004, №4 (И).-с. 50-59.

6. Шнейдер В .И. Метод расчета индуктивности контуров, образованных печатными

проводниками на плате. Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. Сб. научных трудов. - М. Изд. МИЭМ,2004. - с. 18-22.

7. Шнейдер В.И. Расчет индуктивности печатных проводников при помощи пакета

"Mathematica 4.0". Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. Сб. научных трудов. - М. Изд. МИЭМ,2004. - с. 23 - 28.

Подписано в печать iJ.iJ9.2005.

Формат 60x84/16. Бумага типографская N2 2. Печать - ризография. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 80 экз. Заказ 777.

Московский государственный институт электроники и математики 109028, Москва, Б.Трехсвятительский пер., 3/12.

¡Р "уЩ Центр оперативной полиграфии 1Ё& Л (095} 916-88-04, 916-89-25

РНБ Русский фонд

2007-4 9740

Введение. ф 1. Проблемы обеспечения целостности сигнала и ЭМС электронных модулей быстродействующих устройств телекоммуникаций.

1.1. Общая характеристика проблемы.

1.2. Место и стратегия проектных решений.

1.3. Повышение быстродействия при обработке информации.

1.4. Тенденции в конструкциях и технологии печатных плат.

1.5. Анализ использования специализированного программного обеспечения верификации.

1.6. Постановка задачи.

2. Разработка стратегии верификации электронных модулей.

2.1. Верификация в проектировании модулей.

2.2. Моделирование и симуляция.

2.3. ГОК-моделирование.

3. Модели линий передачи в быстродействующих модулях.

3.1. Влияние быстродействия системы на параметры линий передачи.

3.2. Целостность сигнала и ее составляющие.

3.3. Расчет параметров линий передач.

4. Линии передачи с потерями.

4.1. Межсимвольные искажения.

4.2. Потери в линии передачи.

4.3. Источник потерь: сопротивление проводника и толщина скин-слоя.

4.4. Потери в диэлектрики.

4.5. Модель линии с потерями.

4.6. Волновое сопротивление линии передачи с потерями.

4.7. Скорость распространения сигнала в линии с потерями.

4.8. Ослабление в линии с потерями.

4.9. Полоса пропускания межсоединения.

4.10. Контрольная диаграмма.

4.11. Выводы.

5. Дифференциальная пара.

5.1. Передача дифференциальных сигналов.

5.2. Сигналы дифференциального и общего вида и компоненты напряжения нечетного и четного видов.

5.3. Согласование дифференциального и общего сигнала.

5.4. Преобразование дифференциального сигнала в общий сигнал.

6. Процедура верификации плат в САПР.

6.1. Разработка ГОК-моделей для создания виртуальных прототипов электронных устройств.

6.2. Верификация на основе виртуального прототипа.

6.3. Методология проектирования перспективных электронных модулей.

Современное развитие телекоммуникационной аппаратуры характеризуется постоянно повышающимся быстродействием, миниатюризацией, возрастающей сложностью, интеграцией в единые комплексы радиолокации, радионавигации и связи. Это приводит, во-первых, к ужесточению требований по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС) и целостности сигналов (ЦС) и, во-вторых, к необходимости учета этих требований на стадии проектирования устройств телекоммуникаций, поскольку неполный или неверный учет этих требований приводит значительному росту временных и материальных затрат производителя на последующую доработку производимой электронной аппаратуры.

В условиях рыночной экономики, характеризующейся острой конкурентной борьбой производителей, повышаются требования к качеству продукции, что выражается в необходимости ее сертификации, поздние сроки появления продукции на рынке во многих случаях вообще лишает смысла ее разработку. С этой позиции проблема обеспечения ЭМС и ЦС устройств телекоммуникаций и систем выходит на новый уровень, являясь гарантом надежности и безопасности всех типов электронного оборудования в реальных условиях его эксплуатации. При этом критерием обеспечения ЭМС и ЦС изделия является его соответствие требованиям стандартов в области ЭМС. Таким образом, обеспечение ЭМС и ЦС становится одним из показателей качества выпускаемой электронной аппаратуры, а с учетом возрастающей роли телекоммуникационных систем и систем связи является также и важным экономическим фактором. В России проблеме обеспечения ЭМС и ЦС в электронной аппаратуре посвящены работы Балюка Н.В., Кечиева JI. Н., Князева А. Д., Костроминова A.M., Петрова Б. В., Файзулаева Б. Н., Чермошенцева С.Ф., Газизова Т.Р. и др. Из исследований в этой области в других странах следует выделить работы Д. Отта, Д. Уайта, Т. Уильямса, Дж. Барнса, Э. Хабигера, А. Шваба, Д. Брука, Э. Богатина [1, 3, 4, 7 - 9, 22, 26, 31, 33, 65]. В Израиле работы подобного рода находятся в начальной стадии и в основном сводятся к заимствованию результатов исследований зарубежных специалистов.

Решение проблемы обеспечения ЭМС и ЦС осуществляется путем повышение помехоустойчивости и помехозащищенности устройств телекоммуникации (УТ) как в отношении кондуктивных, так и излучаемых непреднамеренных электромагнитных помех (НЭМП), а также обеспечения условий минимизации искажений цифрового сигнала в УТ. Наиболее перспективные системы автоматизированного проектирования содержат в своем составе подпрограммы, которые с той или иной полнотой решают отмеченные задачи, что позволяет комплексно решать вопросы проектирования печатных плат. Однако, методическая основа таких подпрограмм не раскрывается, что не позволяет судить о полноте и адекватности получаемых решений.

На основании проведенного анализа можно сформулировать цели и задачи диссертационной работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности процесса проектирования электронных модулей на печатных платах для обеспечения ЭМС и ЦС в быстродействующих системах телекоммуникаций путем увеличения точности моделирования таких модулей за счет учета механизмов искажения сигнала при высоком быстродействии. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи.

1. Предложена концепция встраивания виртуального прототипа электронного модуля в типовой процесс создания модулей; сформулированы базовые задачи создания виртуального прототипа: функциональная верификация, целостность сигнала, временная верификация (тайминг), электромагнитная совместимость.

2. Проведен анализ влияния параметров печатных плат быстродействующих электронных модулей на качественные показатели передачи цифрового сигнала в них.

3. Уточнены методы оценки целостности сигнала при создании модулей сверхвысокого быстродействия, требующих учета потерь в линиях передачи печатных плат и применения дифференциальной передачи цифрового сигнала.

4. Разработана методика формирования виртуального прототипа электронных модулей, которая позволяет проводить моделирование и анализировать целостность сигнала на самых ранних этапах проектирования.

5. Разработана методика получения IBIS-модели цифровых вентилей как составной части виртуального прототипа для целей функциональной верификации; методика реализована на примере IBIS-модели вентиля НЕ.

Диссертация состоит из введения, 6 глав с выводами, заключения, списка литературы, содержащего 101 наименование. Общий объем работы - 185 с.

5.4.7. Выводы

1. Дифференциальная пара есть две любые линии передачи. Дифференциальная передача сигнала имеет ряд преимуществ над передачей сигнала по одиночной линии передачи: меньший провал напряжения в шине питания, меньший уровень ЭМП, лучшая помехозащищенность, меньшая чувствительность к потерям.

2. Любой сигнал в дифференциальной паре может быть описан дифференциальной компонентой и компонентой общего вида. Каждая компонента будет иметь различное волновое сопротивление и время задержки распространения.

3. Дифференциальное волновое сопротивление есть волновое сопротивление дифференциальной компоненты рассматриваемого сигнала.

4. Мода есть специальное состояние, в котором функционирует дифференциальная пара. Форма напряжения, которая возбуждает моду будет распространяться по линии без искажений.

5. Дифференциальная пара может быть полностью описана волновым сопротивлением нечетной моды и волновым сопротивлением четной моды, а также временем задержки распространения для каждой моды.

6. Волновое сопротивление нечетной моды есть волновое сопротивление на одной линии, когда пара запитывается нечетной модой.

7. Связь между линиями в паре будет увеличивать дифференциальное волновое сопротивление.

8. Дифференциальное, или волновое сопротивление общего режима могут быть точно расчитаны только с применением программных средств.

9. Тесная связь будет увеличивать пиковое значение дифференциальной перекрестной помехи в дифференциальной паре и будет минимизировать неоднородность, которую видит дифференциальный сигнал, когда пересекает зазор в возвратной плоскости.

10. Один из наиболее частых источников ЭМП есть сигнал общего вида, приходящий от витой пары. Путь снижения ЭМП сводится к минимизации асимметрии между двумя линиями в дифференциальной паре и добавление ферритового помехоподавляющего элемента на внешний кабель для снижения сигнала общего вида

11. Вся фундаментальная информация о поведении дифференциальной пары содержится в дифференциальном волновом сопротивлении и в волновом сопротивлении общего вида. Это наиболее фундаментальное описание в терминах четной и нечетной мод, в терминах емкостной и индуктивной матриц или в терминах матрицы волновых сопротивлений.

6. Процедура верификации плат в САПР

Стратегия построения виртуального прототипа требует встраивания полученных моделей в общую концепцию проектирования печатных плат, для которых автоматизация проектных работ развита весьма хорошо. Уровень развития современных САПР электронных средств открывает широкие возможности для разработчиков ПП.

На рынке информационных технологий представлено большое разнообразие специализированных программных пакетов для анализа целостности сигнала и оценки ЭМС и ЦС (Signal Integrity, QUIET, Omega Plus, FIDELITY, ANSYS, ePlanner, EMC-Engineer, FLO/EMC и др.) [14 - 16, 40,48, 49, 99]. Основные производители этих продуктов: Mentor Graphics, Cadence, Zuken, Innoveda, Ansoft, Altium и др.

Данные программные продукты подразделяются по этапам проектирования, следующим образом: базово-концептуальные; предтопологические; посттопологические; испытательные.

На начальных стадиях проектирования инструментальные средства анализа целостности сигнала позволяют быстро определить, будет ли разрабатываемая ПП удовлетворять всем требованиям специфики поведения сигнала. Для выявления причин нарушений в работе или возникновения паразитных эффектов необходимо использование программ электромагнитного моделирования на электродинамическом уровне.

Также инструментальные средства анализа целостности сигналов и оценки параметров ЭМС и ЦС подразделяются по методологической базе, используемой для проведения расчетов: метод граничных элементов; метод конечных элементов; метод конечных разностей; метод моментов; метод матриц линии передачи; комбинации вышеперечисленных методов.

Оптимальным решением для разработчиков остается комбинированный метод использования нескольких программных продуктов при проектировании ПП.

Программное обеспечение, ориентированное на проведение испытательных процедур, разрабатывается по принципу интеллектуальных испытательных программных систем, тесно взаимодействующих с аппаратным обеспечением испытаний (TILE, EMITest и др.)

Использование специализированного программного обеспечения позволяет включить в процесс проектирования ПП анализ ЭМС и ЦС на каждом этапе. Данный подход ведет к сокращению излишних материальных и временных затрат, позволит избежать повторного проектирования и повысит качество проекта в целом.

6.1. Разработка IBIS-моделей для создания виртуальных прототипов электронных устройств

6.1.1. Алгоритм получения IBIS-моделей ИС

Алгоритм получения моделей изображен на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Алгоритм получения IBIS-модели микросхемы

Рассмотрим, какими путями можно получить IBIS-модель [97, 98]. В настоящее время известно два способа их получения — на основании эксперимента и на основании схемотехнического моделирования ИС. Это определяет разветвленность алгоритма. Если модель строится путем моделирования, то получение модели состоит во введении топологии и параметров схемы в программу моделирования, например, на входном языке SPICE. Далее необходимо промоделировать схему (но в разных режимах, и не один раз), что даст все необходимые характеристики ИС. Затем, используя программу-конвертер, полученные данные переводят в IBIS-модель. Этот процесс происходит автоматически.

Если модель строится путем стендовых измерений, то необходимо сначала снять необходимые характеристики (они снимаются по точкам), затем составить в соответствии со стандартом IBlS-описание микросхемы. К необходимым характеристикам относят: для входных буферов:

• описание диодов GNDClamp и POWERClamp;

• емкость полупроводниковой структуры буфера;

• емкость, индуктивность и активное сопротивление выводов. для выходных буферов:

• описание нелинейных сопротивлений Pullup и Pulldown;

• переходные характеристики как зависимости напряжения на выходе от времени при переключении выходного буфера из состояния логической единицы в состояние логического нуля и обратно;

• производные напряжения на выходе по времени в начальный момент переходных процессов.

• описание диодов GNDClamp и POWERClamp (снимается по точкам и представляется в виде таблицы);

• емкость полупроводниковой структуры буфера;

• емкость, индуктивность и активное сопротивление выводов.

Заметим, что в зависимости от типа логики, наличия или отсутствия третьего состояния и пр. IBIS-стандарт предусматривает особенности IBIS-описания, которых мы здесь касаться не будем.

К необязательно, приводимой в IBIS-файлах, относятся следующая информация:

• подключение выводов ИС к шинам GND (POWER), выполняющим одинаковые функции, но разделенным с точки зрения конструкции и имеющим разные имена (снимается по точкам и представляется в виде таблицы);

• характеристики дифференциальных выходов;

• индивидуальные паразитные характеристики выводов ИС;

• условия снятия переходных характеристик и др.

Это далеко не полный список дополнительных параметров, посредством которых происходит повышение адекватности моделей. Таким образом, IBIS-описание ИС может быть различным.

Необходимо отметить, что снятие характеристик буферов при напряжении на них более напряжения питания или менее нуля переводит микросхему в необычный для неё режим. При выборе пределов напряжения на входе или выходе при заполнении соответствующих таблиц нельзя полагаться на интуицию, поскольку это может привести к повреждению микросхемы. Указанные пределы выбираются на основании рекомендаций IBIS-стандарта для данного типа логики и технической документации на микросхему.

Далее сформированный IBIS-файл проверяют при помощи специальной программы на наличие ошибок. Такие программы имеются в свободном доступе и создаются для каждой версии IBIS-стандарта. Обычно программа по строкам читает файл и сверяет его синтаксис с шаблоном. В настоящее время, к сожалению, такая программа доступна только для версии 3.2. Для более поздних версий эти программы должны появиться в ближайшее время.

Далее, если ошибки в файле есть, то мы должны их исправить, что означает его корректировку. В случае безошибочного составления файла проводят моделирование с использованием составленного описания ИС. Если результаты моделирования и измерений на стенде совпадают с приемлемой погрешностью, то работы по совершенствованию модели прекращаются. Если расхождения велики и нас не устраивают, то необходимо заново снять характеристики и обеспечить необходимую точность, повторив этапы алгоритма.

Заметим, что построение моделей является достаточно сложным делом, поскольку требует сложной и очень дорогой измерительной аппаратуры. Тем не менее, подавляющее большинство фирм-производителей современных микросхем и микропроцессоров (Intel, ATHMEL) и аппаратуры (Samsung, Philips) имеют собственные специализированные лаборатории идентификации параметров IBIS-моделей. Сейчас этот процесс стараются автоматизировать.

Помимо основных, номинальных, значений используются минимальные и максимальные значения параметров модели. Если предельные значения не доступны, то в этом случае моделирование производится только для номинальных значений.

6.1.2. Структура IBIS-файлов

Структура IBIS-файла изображена в виде блок-схемы на Рис. 6.2. Она соответствует наиболее простому случаю построения файлов.

Рис. 6.2. Структура 1В18-файла

Рассмотрим структуру более подробно. В соответствии со стандартной схемой построения в начале файла указываются технические сведения о файле, а именно версия ГОК-стандарта, авторские права, назначение и источник, а также версия ГОК-файла и дата создания. Эти сведения, обычно не интересные для инженера, имеют очень большое значение для систем, работающих с ГО^-файлами, позволяя им проводить обновление библиотек ГОК-моделей и сравнивать модели, что бывает необходимо при пользовательском редактировании. Эта же информация облегчает авторам работу с ГОК-файлами, поскольку обычно несколько версий одного и того же файла имеют одинаковое имя.

После внесения в файл всех технических сведений начинается описание компонентов. В начале объявляется его имя, и описываются паразитные параметры выводов — емкость, индуктивность и сопротивление. Все сведения, которые указываются в файле, должны соответствовать шаблону ГОК-стандарта, который предусматривает ключевые слова и сопутствующие им параметры. Кроме того, по мере необходимости (а она, как правило, возникает) в файл вводятся строки с комментариями для пояснения.

Заключение

В диссертационной работе проведен анализ состояния проблемы создания электронных модулей высокого быстродействия и возможности верификации проектных решений, что позволило отметить фундаментальное противоречие, характерное для настоящего этапа развития. Оно заключается в потребности создания электронных модулей для устройств телекоммуникаций сверхвысокого быстродействия (сотни и тысячи мегагерц) и отсутствии методов их адекватного моделирования и верификации с целью совершенствования САПР. Это позволило сформулировать цель работы, которая заключается в повышении эффективности проектных решений при создании электронных модулей сверхвысокого быстродействия за счет совершенствования моделей линий передач и разработки процедуры верификации проектных решений.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Проведен анализ развития конструктивно-технологических особенностей построения электронных модулей и влияния параметров печатных плат на качественные показатели передачи сигнала в них.

2. Разработаны методы оценки целостности сигнала при учете потерь в линиях передачи печатных плат и при дифференциальной передаче цифрового сигнала.

3. Разработана методика формирования виртуального прототипа электронного модуля, который позволяет проводить моделирование и анализировать целостность сигнала на самых ранних этапах проектирования.

4. Разработана методика получения 1В18-модели цифровых вентилей, которая позволяет снизить размерность моделирования модели электронного модуля.

5. Разработана и исследована 1В18-модель вентиля цифровой микросхемы.

1. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. - М.: Радио и связь, 1984. - 336 с.

2. Готра З.Ю., Григорьев В.В., Смеркло J1.M., Эйдельнант В.М. Сквозное автоматизированное проектирование микроэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1989.-280 с.

3. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: пер. с нем. под ред. Максимова Б.К. Энергоатомиздат, 1995. - 304 с.

4. Шваб А. Электромагнитная совместимость: пер. с нем. под ред. Кужекина В.А. -Энергоатомиздат, 1998. 480 с.

5. Благовещенский Д.В. Электромагнитная совместимость: Уч. пособие. СПб.: СПбГУАП, 1999.-81 с.

6. Кечиев J1.H., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. — М.: Издательский дом "Технологии", 2005 352 с.

7. White, Donald R. J. «A Handbook on Electromagnetic Interference and Compatibility», Volume 3. Gainesville, Va: Don White Consultants, 1987. 870 p.

8. Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: Пер. с англ., вып. 2/ Под ред. А.И. Сапгира. М.: Сов. радио,1978.-272 с.

9. Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: Пер. с англ., вып. 3/ Под ред. А.Д. Князева. М.: Сов. радио,1979.-464 с.

10. Chris Bowie. RF Circuit Design, Library of Congress Cataloging- in Publication Data, 1982.-p. 174.

11. И. ЭМС для разработчиков продукции/ Т.Уилльямс. M.: Издателский дом "Технологии", 2004. - 508 с.

12. Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: Справочник. К.: Радюаматор, 1998. — 720 с.

13. Кечиев JI.H., Степанов П.В. ЭМС: стандартизация и функциональная безопасность. -М.: МГИЭМ, 2001.-82 с.

14. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: Вып. 1 : Общие сведения. Графический ввод схем. М.: Радио и связь, 1992.-72 с.

15. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: Вып. 2: Модели компонентов аналоговых устройств. М.: Радио и связь, 1992. - 64 с.

16. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: Вып. 3: Моделирование аналоговых устройств. М.: Радио и связь, 1992.-120 с.

17. Воробьев Е.М. Введение в систему "Математика": Уч. пособие. М.: Финансы и статистика, 1998.-262 с.

18. Дудось И.Н., Путилов Г.П., Тумковский С.Р. WEB-интерфейс к пакету Mathematica в информационно-образовательной среде//Интернет в образовании и технических приложениях: Сб. науч. трудов под ред. Г.П. Путилова. М.: МГИЭМ, 2000, с. 38 - 42.

19. Воротилин П.С., Гердлер И.Н., Тумковский С.Р. Использование системы Математика для обучения через Интернет//Интернет и автоматизация проектирования: Сб. науч. трудов под ред. С.Р. Тумковского. М.: МГИЭМ, 2001, с. 6 - 8.

20. Воробьев Е.М. Система Математика как инструмент решения инженерных задач//Интернет и автоматизация проектирования: Сб. науч. трудов под ред. С.Р. Тумковского. М.: МГИЭМ, 2001, с. 166 - 173.

21. Котельников Д.С. Медников А.А. Практика сертификации ТС по требованиям ЭМС//ЭМС и безопасность. Новое в ЭМС и ЦС, вып. 4. М.: МГИЭМ, 1998, с. 132 - 134.

22. Кечиев JI.H., Носов В.В., Степанов П.В. Проблема ЭМС и стандартизация//Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. трудов под ред. Л.Н. Кечиева и П.В. Степанова. М.: МГИЭМ, 2000, с. 5 -16.

23. Носов В.В., Степанов П.В. Тенденции стандартизации в области ЭМС//Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. трудов под ред. Л.Н. Кечиева и П.В. Степанова. М.: МГИЭМ, 2000, с. 17 - 21.

24. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. Пер с англ. — М.: Радио и связь, 1988, 560 с.

25. Matthias Troescher. Electromagnetic compatibility is not signal integrity / ITEM 2002. -c.153-156.

26. Кечиев Л.Н., Гердлер О.С., Степанов П.В. Метод граничных элементов в анализе коммутационных плат. М.: МИЭМ, 2001 - с. 56.

27. Нейман Л.Р., Демирчян К.С., Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебник для вузов. Том 2. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. -416 с.

28. Douglas Brooks. Signal Integrity Issues and Printed Circuit Board Design: Prentice Hall PTR. 2003 ISBN: 0-131-41884-X Pages: 432.

29. Intel/ Package Databook: 1 Introduction, 2 - Package/Module/PC Card Outlines and Dimensions, 4 - Performance Characteristics of 1С Packages. - 83 p.

30. Dave Wiens. Printed Circuit Board Routing at the Threshold. Advanced Technology for the New Millennium. 2000. Mentor Graphics. 34 p.

31. Happy Holden. HDI.s Beneficial Influence on High-Frequency Signal Integrity. Mentor Graphics Corp., p. 1- 1 12 p., p. 2 - 2 - 7p . Westwood Associates, West Haven, CT, USA.

32. Andrew J Burkhardt, Christopher S Gregg and J Alan Staniforth.Calculation of PCB Track Impedance. 6 p.

33. Bill Hargin. 3,125 Gbps with your Hair on Fire Simulation-Based Signal-Integrity Analysis of Digital Interconnects at Multi-Gigabit Speeds High-Speed Systems Design. Mentor Graphics Corporation. 25 p.

34. Matthew Hogan. Circuit Timing Analysis: Mastering A Lost Art Timing and Signal Integrity Technical Marketing Engineer for High-Speed Design Tools. MG, September 2001. -17 p.

35. Board Systems Design and Verification. Mentor Graphics Corporation, 2001. 15 p.

36. Clive (Max) Maxfield, David Wiens. System Solutions: Redefining Systems Design for the Electronics Community Achieving New Levels of Performance, Quality, Scalability, and Affordability. Mentor Graphics Corporation. TECH. PUB. September, 2000. -17 p.

37. Matthew Hogan. Advanced Routing Techniques: The Importance of Timing. April 2003. Mentor Graphics Corporation 2003. 13 p.

38. John Isaac, David Wiens. The Future of PCB Design, Mentor Graphics Corporation, 2001. -28 p.

39. Gene Garat, Eric Bogatin. Determining Deterministic Jitter. Mentor Graphics. February 2004.- 15 p.

40. Robin Getz, Bob Moeckel. Understanding and Eliminating EMI in Microcontroller Applications. National Semiconductor. Application Note 1050. August 1996. 28 p.

41. Electrical Performance of Packages. National Semiconductor. Application Note 1205. August 2001.-27 p.

42. Susan Poniatowski. High Speed Transmission with LVDS Link Devices AN-1059 National Semiconductor. Application Note 1059. June 1998. 38 p.

43. Sanjaya Maniktala. Simple Switcher® PCB. Layout Guidelines. National Semiconductor, Application Note 1229. July 2002. 13 p.

44. Backplane Designer's Guide. Section 6 Noise, Cross-talk, Jitter, Skew, and EMI. Fairchild Semiconductor Corporation MS500736 - 2002. - 11 p.

45. Characteristics and Measurement Techniques of the Spectral Content of Signals Generated by High-Performance ICs. Fairchild Semiconductor, Application Note, 1999. 9 p.

46. Алешин A.B., Степанов П.В. Расчет характеристик коротких и длинных линий с помощью пакета Mathematica. В сб. "Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ". М.-.МИЭМ, 2001. - с. 173.

47. James Mears. AN-905. National Semiconductor, 2002. 28 p.

48. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости». 206 издание, переработанное и дополненное. Энергоиздат, Ленинград, 1981, 288 с.

49. Кечиев Л.Н., Цирин И.В. Расчет электрической емкости в конструкциях РЭС. Учебное пособие. М.: МГИЭМ, 1990. - 96 с.

50. Кечиев JI.H., Гердлер О.С., Степанов И.В. Метод граничных элементов в анализе коммутационных плат.—М.: МГИЭМ, 2001. 56 с.

51. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. — М.: Наука, 1973. 736 с.

52. Лаврик В.И., Савенков В.Н. Справочник по конформным отображениям. Киев. Наукова думка, 1970. - 252 с.

53. Соломенцев Е.Д. Функции комплексного переменного. М.: Высшая школы, 1988, — 167 с.

54. Интернет ресурсы: http://www.pomeha.ru

55. Интернет ресурсы: http://rtuis.miem.edu.ru/library/mathematica

56. Интернет ресурсы: http://rtuis.miem.edu.ru/math/index.htm

57. Кечиев Л.Н., Воробьев А. Ю., Королев С. А., Степанов П. В., Численные методы определения емкостных параметров многопроводных линий связи. М. МГИЭМ, 1999. 77 с.

58. Кечиев Л.Н. Воробьев А. Ю., Королев С. А., Степанов П. В Численные методы анализа многопроводных линий связи. М.: МГИЭМ, 2000. 50 с.

59. Князев А. Д., Кечиев Л. Н., Петров Б. В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. М.: Радио и связь, 1989. - 223 с.

60. Преснухин Л. Н., Шахнов В. А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем.- М.: Высшая школа. 1986. 512 с.

61. Чурин Ю. А. Переходные процессы в линиях связи быстродействующих схем ЭВМ. -М.: Сов. Радио, 1975. 207 с.

62. Арсении В. Я. Методы математической физики и специальные функции.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Наука. 1984. 384 с.

63. Преснухин Л. Н., Воробьев Н. В., Шишкевич А. А. Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие / Под ред. Л, Н. Преснухина.- М.: Высшая школа. 1982. 384 с.

64. Колосов С. П., Сидоров Ю. А. Нелинейные двухполюсники и четырехполюсники: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1981.-224 с.

65. Справочник по интегральным микросхемам / Б. В. Тарабрин, С. В. Якубовский, Н. А. Барканов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина М.: Энергия, 1980. - 816с.

66. Matick R. E. Transmission Lines for Digital and Communication Network. N. Y., 1969. -360 p.

67. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / С. И. Бахарев, В. И. Вольман, Ю. Н. Либ и др. Под. ред. В. И. Вольмана. М.: Радио и связь, 1982.-328 с.

68. Аккуратова В. С. Характеристики коаксиального кабеля с изгибами // Электротехническая промышленность. Сер. Кабельная техника. 1982 Вып. Ю.-С. .3-5.

69. Соединители: новые сведения для разработчиков // Электроника. 1984.- Т. 57, № 25.-С. 86-98.

70. Глебович Г. В., Ковалев И. П. Широкополосные линии передачи импульсных сигналов.- М.: Сов. радио, 1973. 230 с.

71. Кечиев Л. Н., Хабарова Л. В. Помехи в соединителях линий передач быстродействующей аппаратуры//Тр. VII Междунар. симпоз. по ЭМС. Ч. I.— Вроцлав, 1984.-С. 495-501.

72. Хабарова Л. В., Зима М. А., Лапин М. С. Моделирование соединителей для анализа на ЭВМ помех в межсоединениях быстродействующей аппаратуры/ЛГр. VIII Междунар. симпоз. по ЭМС. Ч. 2-Вроцлав, 1986-С. 684-691.

73. Воробьев Е. М. Система «Математика» как инструмент решения инженерных задач. Интернет и автоматизация проектирования. МГИЭМ. Москва 2001. с. 166-173.

74. Кечиев Л. Н., Кузнецов К. Ю. Расчет помех отражения в линиях связи быстродействующих цифровых систем. Цикл лекций. Выпуск 6. Под общ. ред. проф. Кечиева Л. Н., доц. Цирина И. В. М.:МГИЭМ, 1995. - 84с.

75. Тумковский С. Р. Сервер SPICE первое знакомство: Учебное пособие. - М.: МГИЭМ, 2001.-42с.

76. Matthias Troescher. Electromagnetic compatibility is not signal integrity / ITEM 2002. -c.153-156.

77. Потапов Ю.В. Решаем проблемы ЭМС // Технологи и материалы: печатные платы. -2002.- №2. с. 92-95.

78. Юркевич Л.В. Прикладные программы в области ЭМС // Сборник докладов 7 Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости ЭМС 2002. - Санкт-Петербург, 2002. - с. 574-578.

79. Чернушенко A.M., Кечиев Л.Н., Цирин И.В. Влияние конструкций экранов на электрические параметры линий связи многослойных печатных плат. В кн. Помехи в цифровой технике - 86. - Вильнюс, 1986. - с. 95 - 97.

80. Кечиев J1.H., Цвелих A.B., Цирин И.В. Моделирование электростатических задач конструирования РЭА методом электрических сеток. В кн.: Автоматизация проектипования радиоэлектронной аппаратуры. Таганрог: ТРТИ, 1984, Вып. 3. с. 70 - 73.

81. Цирин И.В. Учет искажений сигналов в межсоединениях при проектировании свербыстродействующих цифровых узлов РЭА. В кн.: Электромагнитная совместимость. Труды VIH Межд. Симпозиума по ЭМС. Часть 2. - Вроцлав, 1986. - с. 765 - 772.

82. Шнейдер В.И., Мишин Г.Т. Быстрое тестирование проектов на ПЛИС. "ЭМС и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов" - М.: Изд. МИЭМ, 2004.- с. 175-180.

83. Шнейдер В.И., Контроллер шины PCI в устройстве управления Кеш памятью. "ЭМС и проектирование электронных средств. Сборник научных трудов". М.: Изд. МИЭМ, 2004.- с. 213-218.

84. Кечиев Л.Н., Шнейдер В.И. Современные проблемы обеспечения ЭМС быстродействующих цифровых электронных средств. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. С.-Пб, ВИТУ, 2004.-е. 31-34.

85. Алешин A.B., Кечиев Л.Н. Шнейдер В.И. Обеспечение целостности сигнала при проектировании печатных плат. Сборник докладов VIII НТК по ЭМС и электромагнитной безопасности. ЭМС-2004. С.-Пб, ВИТУ, 2004.-е. 331 -336.

86. Кечиев Л.Н., Шнейдер В.И. Современные проблемы обеспечения ЭМС электронных модулей быстродействующих цифровых электронных средств. Технологии ЭМС, 2004, № 4 (11).-с. 50-59.

87. Шнейдер В.И. Метод расчета индуктивности контуров, образованных печатными проводниками на плате. Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. Сб. научных трудов. М. Изд. МИЭМ,2004. - с. 18 - 22.

88. Шнейдер В.И. Расчет индуктивности печатных проводников при помощи пакета "Mathematica 4.0". Электромагнитная совместимость, проектирование и технология электронных средств. Сб. научных трудов. М. Изд. МИЭМ,2004. - с. 23 - 28.

89. Кечиев Л.Н., Шнейдер В.И. Современные проблемы обеспечения ЭМС и ЦС электронных модулей быстродействующих цифровых электронных средств. Технология ЭМС и ЦС, 2004,№4, стр.50 59.

90. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств/ Под ред. О.В. Алексеева.- М.: Высшая школа, 2000.

91. Джон Пауэлл. Как разрабатывать IBIS-модели // EDA EXPERT, №10(73), декабрь, 2002.

92. I/O Buffer Information Spécification (IBIS) Version 4.2 // IBIS Open Forum, Сентябрь 2004 г. Сайт в Internet: www.eda.org.

93. В.Д. Разевиг. Проектирование печатный плат в P-CAD 2001 // «COJIOH-Пресс», М., 2004.

94. Рыбасено В.Д., Рыбасенко И.Д. Элементарные функции. М.: Наука, 1987.

95. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчёт индуктивностей: Справочная книга. 3-е изд., перераб. и доп. Л.:Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 488 с.