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? ? ? ?在連接器信號完整性仿真教程一中Step by Step演示了如何進(jìn)行連接器信號完整性仿真,看完這片博文后應(yīng)該可以做類似產(chǎn)品的仿真。如果說,看了這篇博文就學(xué)會了連接器信號完整性仿真,那就有點過了。有人也許會說信號完整性仿真難學(xué),不學(xué)、不做也罷。
? ? ? ? 為何要做連接器信號完整性仿真呢??在連接器信號完整性仿真教程一中講到了,一些協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中對連接器的信號完整性有要求,不達(dá)到其要求就是不合格。關(guān)鍵是在高速電路設(shè)計時必須考慮連接器信號完整性參數(shù)。如果你是一個PCB設(shè)計師,你肯定不會忽略連接器的信號完整性,甚至要求供應(yīng)商提供連接器的3D模型,做一下仿真,以評估其對系統(tǒng)信號完整性的影響。如果你是一個連接器設(shè)計工程師,當(dāng)你接到一個新開發(fā)案,明確提出了傳輸速度要求或者信號完整新要求,如果不做仿真,你的設(shè)計圖敢拿出來開模嗎?信號完整性相關(guān)的特性參數(shù)是看不見,摸不著的東西。絕大多數(shù)連接器在設(shè)計之初,除了仿真,別無他法。
? ? ? ?從上面例子可以看出,要從事相關(guān)專業(yè)性較強(qiáng)的專業(yè),真還需要正學(xué)會連接器信號完整性,首先要明白信號完整性的概念。什么是信號完整性?從廣義上講,信號完整性是指信號在系統(tǒng)線路傳輸過程中保持其時域、頻域、幅值的能力,即信號在電路中以正確的時序、相位、幅值做出響應(yīng)的能力。信號完整性有兩個基本條件,信號幅值完整性與時間完整性。幅值完整性是指滿足電路的最小輸入高電平和最大輸入低電平要求。時間完整性是指電路的最小建立和維持時間。
? ? ? ?上面說到的信號完整性還是一個籠統(tǒng)的概念,他需要以一些參數(shù)來具體表示,以便具體測量與評判。連接器信號完整性特性參數(shù)大多與S參數(shù)有關(guān),如果你看過我的博文《S參數(shù)及高速電子連接器特性參數(shù)簡介》,對連接器信號完整性特性參數(shù)應(yīng)該有所了解,如果沒有看過,可去看看。這里不再去做具體介紹。
? ? ? ? 哪些因素會影響到連接器的信號完整性?電子連接器大多數(shù)由金屬導(dǎo)體(端子)組成對插連接電路,除少數(shù)連接器外,沒有額外去串/并電阻、電感或電容。連接器的端子,我們可以把它當(dāng)作傳輸線來處理。交流信號向前傳輸?shù)牡倪^程實際上是一個電磁場向前移動的過程。電流流過導(dǎo)體,導(dǎo)體電阻會導(dǎo)致發(fā)熱損耗;電磁場穿過介質(zhì)也會產(chǎn)生耗損;如果傳輸線路存在阻抗不匹配,傳輸線路的阻抗不匹配還會導(dǎo)致反射,這是影響連接器信號完整性不可忽略的最主要因素,其主要表現(xiàn)在回波損耗(Return Loss)上面。這些都是影響連接器信號完整性的因素。
? ? ? ? 連接器的直流電阻(也就是我們常說的接觸電阻)較小,一般在幾十毫歐,在特性阻抗中z直流電阻幾乎可以忽略不計。阻抗主要與端子pitch、長度、端子形狀、材料厚度、介質(zhì)的介電常數(shù)相關(guān)。高速連接器的仿真其實主要是在解析S參數(shù),而仿真優(yōu)化主要是圍繞阻抗匹配進(jìn)行。
? ? ? ? 在后續(xù)的教程中將繼續(xù)主要以CST studio suite為主要軟件,詳細(xì)講解如何進(jìn)行高速連接器信號完整性仿真,可能也會用同一模型以HFSS分析做一下對比。
? ? ? ? 電磁仿真對電腦配置要求相對較高,無論是用HFSS或者CST。分析耗時較長,CPU占用較高,如果有條件建議使用圖形工作站,高主頻,2個或以上CPU,最好有Nvida加速卡或者Nvida顯卡,配置大容量硬盤,因為一次仿真結(jié)果占用硬盤空間,少則幾個Gb,多則幾十個Gb,如果硬盤較小,不舊就會被填滿,除非你不在乎你的分析結(jié)果,做一次刪除一次。當(dāng)然用PC機(jī)也不是不可以,你可能得忍受CPU高速運轉(zhuǎn)時,電腦機(jī)箱發(fā)出的煩人風(fēng)扇聲;前提是你的機(jī)器能頂?shù)米滋焐踔翈讉€星期不關(guān)機(jī)。下面簡單介紹一下CSTCST 工作室套裝(CST Studio Suite):
? ? ? CST 工作室套裝是一個強(qiáng)大的電磁仿真平臺,具有十分精確和高效的電磁設(shè)計和仿真解決方案,覆蓋電磁、帶電粒子、電路、熱學(xué)和力學(xué)多物理場的高集成度專業(yè)數(shù)值仿真。它主要由七個工作室子軟件組成,分別是CST 微波工作室、CST 印制板工作室、CST 電纜工作室、CST 設(shè)計工作室、CST 電磁工作室、CST 粒子工作室以及CST 多物理場工作室。所有的工作室子軟件全部集成在同一個用戶界面下,可以無縫快速切換,實現(xiàn)協(xié)同仿真。
? ? ? ?用CST做連接器仿真,有入門容易,邊界條件及背景設(shè)置簡單,有多個單獨的連接器仿真模版,使用起來比較方便。CST常用解算器有:
?幾個解算器的特點及實用場景:
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?高速連接器仿真,主要用到第一個T解算器,即時域解算器,其內(nèi)存、CPU、GPU使用有一下特點:
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