Введение
Современный период развития электронной техники характеризуется все ускоряющимся улучшением технико-экономических показателей радиоэлектронных средств. Совершенствование электроники с точки зрения выполняемых функций и увеличение её быстродействия ведет к проявлению новых явлений в конструкциях, которые для более низких тактовых частот не проявлялись. К таким явлениям относятся, например, взаимовлияние топологических элементов печатных плат (ПП), связанное с наличием паразитных емкостей конструкций. Поэтому с увеличением частот работы как цифровых, так и аналоговых радиоэлектронных средств необходимо решать проблему электромагнитной совместимости [1].
Однако круг проблем, связанных с увеличением рабочих частот и усложнением схемотехники аппаратуры, не ограничивается только ЭМС, которая, несомненно, очень важна. Сложность современной аппаратуры приводит к сложному переплетению задач обеспечения ЭМС и проектирования аппаратуры в максимально короткие сроки, что требуется от производителя рыночной системой. Это приводит к необходимости использования автоматизации проектирования.
Автоматизация проектирования ведет к существенному упрощению и уменьшению сроков проектирования и связана с моделированием электронных узлов с учетом не только их схемотехнического построения, но и паразитных параметров РЭС.
В силу усложнения электрических схем полное схемотехническое моделирование оказывается часто нецелесообразным, а нередко даже невозможным. Действительно, микросхемы, содержащие миллионы вентилей, пусть даже заменяемых при моделировании простейшими моделями, требуют для моделирования колоссальных вычислительных затрат. Для таких схем устройств, как компьютер или даже сотовый телефон, эти затраты становятся столь велики, что они неприемлемы для фирм. Кроме того, моделирование любых сложных устройств, т.е. почти всех изделий радиоэлектронной промышленности, требует больших вычислительных затрат, что требует применения очень дорогих многопроцессорных суперкомпьютеров, обладающих достаточной производительностью [2].
Поиску новых подходов к моделированию способствовала и необходимость сбережения коммерческой тайны. Действительно, разглашая схемотехническое построение какой-либо микросхемы, организация-производитель может натолкнуть своих конкурентов на более совершенные решения и даже способствовать раскрытию применяемой технологии, что недопустимо.
Всё это привело к необходимости разработки и внедрения качественно новых моделей, которые являлись бы одновременно и более простыми, и поддерживались бы крупнейшими производителями. И такой ныне широко поддерживаемый стандарт описания был разработан в результате совместной деятельности многих организаций. Он был назван IBIS (I/O buffers information specification, или информационная спецификация буферов ввода/вывода).
Новый подход к моделированию
Новый подход к моделированию отличается от предыдущих тем, что она опирается на описание характеристик микроэлектронного устройства таким образом, что оно не зависит от схемотехнических решений, используемых в микросхеме. Описание проводится в строгом соответствии с форматом, который разработан и совершенствуется рядом фирм, специализирующихся на разработке новых электронных компонентов или проектировании радиоэлектронных средств высокого уровня сложности.
IBIS-модели микросхем (причем самых разных), которые сейчас находятся в открытом доступе во всемирной компьютерной сети (например, сайт www.eia.org), используются для анализа целостности сигналов и перекрестных помех и искажений в печатных платах цифровых устройств [3].
стандарт IBIS, возникнув более 10 лет назад, претерпел существенную эволюцию, которая ускорялась по мере своего течения. Это развитие оказалось связано как с совершенствованием средств моделирования, так и с усложнением проектируемых устройств.
Переход от одного стандарта к другому происходил в силу необходимости. В процессе разработок моделей специалисты старались добиться максимального соответствия результатов моделирования и измерений, для чего вводились новые параметры и характеристики. Кроме того, велась работа по выявлению и устранению ошибок, допущенных в предыдущих версиях стандартов.
Таким образом, постепенно накапливались изменения, которые необходимо было внеси в стандарт. Однако из рис.1 следует, что между принятием стандартов проходило достаточно много времени. В этот период для внесения серьезных исправлений в предыдущий вариант IBIS-стандарта использовались документы временного решения (Buffer Issue Resolution Documents, или BIRD`s), которые принимались на форуме фирм, поддерживающих IBIS.
В настоящее время IBIS-стандарт представляет собой достаточно объемный документ, состоящий из нескольких частей [4]. Первый раздел посвящен описанию назначения спецификации и предпосылкам разработки её структуры. Остальные разделы связаны с частными вопросами формирования описания элементов.
Описание интегрального компонента нацелено на всестороннее определение поведения каждого сигнального вывода без учета функциональных особенностей. Само же моделирование проводится путем замены микросхемы на совокупность моделей входных и выходных буферов. В зависимости от точности могут использоваться модели той или иной степени сложности.
Продолжение здесь.
Литература
1. Кечиев Л.Н., Шнейдер В.И. Современные проблемы обеспечения ЭМС электронных модулей быстродействующих цифровых электронных средств // Технология ЭМС, №4, стр.50-59.
- Под ред. О.В. Алексеева. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств // «Высшая школа», М., 2000.
- Джон Пауэлл. Как разрабатывать IBIS-модели // EDA EXPERT, №10(73), декабрь, 2002.
Искренне Ваш, Главный научный сотрудник
P.S. Прошу подписываться на мой канал! Считаю, что мой опыт и научные достижения должны стать общедоступными. Только оригинальные статьи, собственные наработки!
