DE10065741B4 - Procedure for determining crosstalk limits and for optimizing the unbundling of digital networks - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Nebensprechgrenzwertes (ΔU_xtalk) einer Nebensprechspannung (U_xtalk) von digitalen Netzen, die mindestens einen digitalen Sender, mit einem High- und einem Low-Zustand, und mindestens einen digitalen Empfänger, mit einer Schaltschwelle (U_threshold), die einen maximalen Grenzwert (U_threshold_max) und einen minimalen Grenzwert (U_threshold_min) aufweist, enthalten, wobei in die digitalen Netze Störspannungen eingekoppelt sind, die größtenteils aus Versorgungsspannungsschwankungen (ΔU_SSN_trans) an dem Sender, Versorgungsspannungsschwankungen an dem Empfänger (ΔU_SSN_rec) und der Nebensprechspannung bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß
– ein Spannungsverlauf (U_in) am Empfänger, bei der Übertragung von digitalen Signalen zwischen dem Sender und dem Empfänger simuliert wird,
– eine Zeitachse des Spannungsverlaufs in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt wird, die abwechselnd einen Detektionszustand (kritisches Zeitfenster (Δt_krit_X)) und einen Wartezustand des Empfängers beschreiben,
– innerhalb mindestens eines kritischen Zeitfensters (Δt_krit_1) der Low-Zustand des Senders simuliert wird und hierbei eine maximale Low-Spannung (U_in_low max) des Spannungsverlaufs (U_in) ermittelt wird,
– innerhalb mindestens...Method for determining at least one crosstalk limit value (ΔU_xtalk) of a crosstalk voltage (U_xtalk) from digital networks which have at least one digital transmitter with a high and a low state, and at least one digital receiver with a switching threshold (U_threshold) which has a maximum Has limit value (U_threshold_max) and a minimum limit value (U_threshold_min), whereby interference voltages are coupled into the digital networks, which largely consist of supply voltage fluctuations (ΔU_SSN_trans) at the transmitter, supply voltage fluctuations at the receiver (ΔU_SSN_rec) and the crosstalk voltage, characterized in that that
A voltage curve (U_in) at the receiver, during the transmission of digital signals between the transmitter and the receiver, is simulated,
A time axis of the voltage curve is divided into a plurality of areas which alternately describe a detection state (critical time window (Δt_krit_X)) and a waiting state of the receiver,
- the low state of the transmitter is simulated within at least one critical time window (Δt_krit_1) and a maximum low voltage (U_in_low max) of the voltage curve (U_in) is determined,
- within at least ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Nebensprechgrenzwertes einer Nebensprechspannung von digitalen Netzen (Schaltkreise), die mindestens einen digitalen Sender, mit einem High- und einem Low-Zustand, und mindestens einen digitalen Empfänger, mit einer Schaltschwelle, die einen maximalen und einen minimalen Grenzwert aufweist, enthalten, wobei in die digitalen Netze Störspannungen eingekoppelt sind, die größtenteils aus Versorgungsspannungsschwankungen an dem Sender, Versorgungsspannungsschwankungen an dem Empfänger und der Nebensprechspannung bestehen.The invention relates to a method for determining at least one crosstalk threshold value of a crosstalk voltage of digital networks (circuits) that have at least one digital Transmitters, with a high and a low state, and at least one digital receiver, with a switching threshold that has a maximum and a minimum Has limit value included, interference voltages in the digital networks are coupled, for the most part from supply voltage fluctuations at the transmitter, supply voltage fluctuations at the recipient and the crosstalk voltage.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Entflechtung von digitalen Netzen, mit digitalen Bauteilen und Leiterbahnen, auf mindestens einer Baugruppe, wobei zwischen der Stromlauferstellung und der Entflechtung mindestens ein Nebensprechgrenzwert ermittelt wird.The invention further relates to a process for unbundling digital networks with digital components and conductor tracks, on at least one assembly, with between circuit creation and unbundling at least one crosstalk limit is determined.
Bei der Entflechtung von digitalen Baugruppen und Systemen, das heißt, bei der Überführung dieser Baugruppen und Systeme in ein physikalisches Design, wird darauf geachtet, daß die gewählte Anordnung der einzelnen Elemente zu keiner Störung der Schaltung führt, wie beispielsweise aufgrund eines zu geringen Leitungsabstandes und hierdurch verursachter großer Nebensprechspannung. Aus I. Catt, "Crosstalk (Noise) in Digital Systems" IEEE Trans. Electromag. Compat., Band EC-16, Nr. 6, Seiten 743-763, Dezember 1967 ist bekannt, daß die auf einzelne digitale Netze eingekoppelte Nebensprechspannung einen gewissen Grenzwert (Nebensprechgrenzwert) nicht überschreiten sollte, um die Funktionalität der Schaltung zu gewährleisten. Aus diesen, beispielsweise von einem Schaltungsentwickler vorgegebenen Grenzwerten, können dann geometrische Regeln abgeleitet werden (Leitungsabstand, Koppellänge der parallel laufenden Netzsegmente), die bei der Entflechtung der Baugruppe oder des Systems für eine fehlerfreie Funktion eingehalten werden sollten.When unbundling digital Assemblies and systems, that is, when transferring them Assemblies and systems in a physical design, is based on it paid attention that the elected Arrangement of the individual elements does not lead to interference with the circuit, such as for example due to a too small line spacing and large caused by this Crosstalk voltage. From I. Catt, "Crosstalk (Noise) in Digital Systems" IEEE Trans. Electromag. Compat., Volume EC-16, No. 6, pages 743-763, December 1967 is known that the crosstalk voltage coupled into individual digital networks certain limit (crosstalk limit) should not exceed the functionality of the circuit to ensure. From these, for example given by a circuit developer Limits, can then geometric rules are derived (line spacing, coupling length of the network segments running in parallel), which are used to unbundle the module or the system for correct function should be observed.
Problematisch ist jedoch die Wahl dieser Nebensprechgrenzwerte, denn ein zu großer Nebensprechgrenzwert führt zu einer Gefährdung der Schaltungsfunktionalität, ein zu geringer Nebensprechgrenzwert zieht sehr konservative geometrische Regeln nach sich, die zu einem großen Platzverbrauch auf der Baugruppe führen.However, the choice is problematic of these crosstalk limits, because an excessively large crosstalk limit leads to one Danger the circuit functionality, too low a crosstalk limit draws very conservative geometric ones Rules that result in a large footprint on the Lead assembly.
Bislang wird der Nebensprechgrenzwert üblicherweise bei digitalen Netzen, für die keine besonderen Anforderungen an einen zeitlichen Jitter von Flankenübergängen bestehen, durch einen Gleichspannungsstörabstand (=„DC-Noise-Margin") der verwendeten Bausteintechnologie bestimmt, wie es beispielsweise von M. I. Montrose in "EMC and the Printed Circuit Board – Design, Theory and Layout Made Simple" New York: IEEE Press 1998, beschrieben ist. Dieser Wert ist im allgemeinen jedoch zu konservativ (zu klein), da er von „worst-case"-Annahmen ausgeht, wie beispielsweise:
- – eine technologisch maximale kapazitive und resistive Belastung des Treiberausgangs durch Terminierungen, Treibereingänge, Leitungswellenwiderstand, Pullup- und Pulldown-Widerstände, etc.;
- – eine pessimistisch große Reserve für die durch Schalten von Treibern, die sich im gleichen Gehäuse befinden, erzeugten Versorgungsspannungsschwankungen;
- – eine unverhältnismäßig große Unsicherheit der Schaltschwelle (zum Beispiel 0,8 V bis 2 V für TTL-Familien).
- - a technologically maximum capacitive and resistive load on the driver output due to terminations, driver inputs, line wave resistance, pull-up and pull-down resistors, etc .;
- - a pessimistic large reserve for the supply voltage fluctuations generated by switching drivers which are located in the same housing;
- - a disproportionately large uncertainty of the switching threshold (for example 0.8 V to 2 V for TTL families).
Damit werden auch die geometrischen Regeln für die Entflechtung sehr konservativ, das heißt, der Platzbedarf auf der Leiterplatte ist größer als für die Funktionalität eigentlich notwendig wäre. Hierdurch können unter Umständen komplexe Systeme nicht realisiert werden, da beispielsweise die Anzahl der Lagen der Leiterplatte zu groß wird.This also makes the geometric Rules for the unbundling very conservative, that is, the space required on the PCB is bigger than for the functionality would actually be necessary. This can in certain circumstances complex systems can not be realized because, for example Number of layers of the circuit board becomes too large.
In der Offenlegungsschrift
Aus dem US Patent 5,568,395 ist ein System zur Modellierung und Abschätzung von Nebensprechrauschen und zum Detektieren von durch Nebensprechrauschen induzierte falsche logische Resultate in einem Schaltkreis bekannt. Das Rauschen wird durch ein verursachendes Signalnetz, das in einem Umschalt-Zustand ist, verursacht und beeinflusst ein Signalnetz, das in einem nicht-schaltenden Zustand ist. Der geschätzte Rauschpegel wird mit einem festgesetzten Schwellwert verglichen, um festzustellen, ob falsche logische Resultate in dem beeinflussten Signalnetz hervorgerufen werden.From US Patent 5,568,395 is a System for modeling and estimating crosstalk noise and for detecting false crosstalk induced noise logical results in a circuit known. The noise will through a causing signal network that is in a toggle state is, causes and affects a signal network that is in a non-switching state is. The valued Noise level is compared to a set threshold, to see if wrong logical results affected that Signal network are caused.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, für jedes digitale Netz optimal angepaßte Grenzwerte einer Nebensprechspannung (Nebensprechgrenzwerte) zu bestimmen.It is therefore an object of the invention to develop a process that makes it optimal for every digital network adapted Limit values of a crosstalk voltage (crosstalk limit values) determine.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Entflechtung von digitalen Netzen dahingehend weiterzuentwickeln, daß der auf einer Baugruppe zur Verfügung stehende Platz durch die geometrische Anordnung von Leiterbahnen und Bauteilen optimal ausgenutzt werden kann.Furthermore, it is an object of the invention a procedure for unbundling digital networks to that effect to further develop that available on an assembly standing space due to the geometric arrangement of conductor tracks and components can be optimally used.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Verfahrensansprüche gelöst.These tasks are characterized by the characteristics of independent process claims.
Die Erfinder haben erkannt, daß die auf einem digitalen Netz eingekoppelten Störspannungen nur dann zu einer Fehlfunktion der Schaltung führen, wenn eine innerhalb eines kritischen Zeitfensters am Empfänger auftretende minimale Spannung U_in_high_min im High-Zustand des Treibers unter der Schaltschwelle des Empfängers liegt, oder wenn eine innerhalb des kritischen Zeitfensters am Empfänger auftretende maximale Spannung U_in_low_max im Low-Zustand des Treibers über der Schaltschwelle des Empfängers liegt. In solch einem Fall kann der Empfänger nicht sauber zwischen dem High- und dem Low-Zustand, also zwischen der Spannungsinformation einer digitalen „1" oder „0" unterscheiden. Da die Störspannung im wesentlichen aus Versorgungsspannungsschwankungen an dem Sender und dem Empfänger und einer Nebensprechspannung besteht, kann die tolerierbare Grenze für die Nebensprechspannung einfach berechnet werden, wenn die anderen Parameter hierzu bekannt sind.The inventors have recognized that the on interference voltages coupled into a digital network only to one Circuit malfunction if one occurring at the receiver within a critical time window minimum voltage U_in_high_min in the high state of the driver under the Switching threshold of the receiver or if one occurs at the receiver within the critical time window maximum voltage U_in_low_max in the low state of the driver above the Switching threshold of the receiver lies. In such a case, the recipient can not clean between the High and low state, So differentiate between the voltage information of a digital "1" or "0". There the interference voltage essentially from supply voltage fluctuations at the transmitter and the recipient and there is a crosstalk voltage, the tolerable limit for the Crosstalk voltage can easily be calculated if the other parameters are known for this.
Gemäß diesem Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder vor, ein Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Nebensprechgrenzwertes einer Nebensprechspannung von digitalen Netzen, die mindestens einen digitalen Sender, mit einem High- und einem Low-Zustand, und mindestens einen digitalen Empfänger, mit einer Schaltschwelle, die einen maximalen und einen minimalen Grenzwert aufweist, enthalten, wobei in die digitalen Netze Störspannungen eingekoppelt sind, die größtenteils aus Versorgungsspannungsschwankungen an dem Sender, Versorgungsspannungsschwankungen an dem Empfänger und der Nebensprechspannung bestehen, weiterzuentwickeln. Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung des Verfahrens besteht darin, daß:
- – ein Spannungsverlauf am Empfänger bei der Übertragung von digitalen Signalen zwischen dem Sender und dem Empfänger simuliert wird,
- – eine Zeitachse des Spannungsverlaufs in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt wird, die abwechselnd einen Detektionszustand (kritisches Zeitfenster) und einen Wartezustand des Empfängers beschreiben,
- – innerhalb mindestens eines kritischen Zeitfensters der Low-Zustand des Senders simuliert wird und hierbei eine maximale Spannung (maximale Low-Spannung) des Spannungsverlaufs ermittelt wird,
- – innerhalb mindestens eines anderen kritischen Zeitfensters der High-Zustand des Senders simuliert wird und hierbei eine minimale Spannung (minimale High-Spannung) des Spannungsverlaufs ermittelt wird, und
- – aus der minimalen High-Spannung, den Versorgungsspannungsschwankungen am Sender und am Empfänger und dem maximalen Grenzwert der Schaltschwelle und/oder aus der maximalen Low-Spannung, dem minimalen Grenzwert der Schaltschwelle des Empfängers und den Versorgungsspannungsschwankungen am Sender und am Empfänger der Nebensprechgrenzwert berechnet wird.
- A voltage curve at the receiver is simulated during the transmission of digital signals between the transmitter and the receiver,
- A time axis of the voltage curve is divided into a plurality of areas which alternately describe a detection state (critical time window) and a waiting state of the receiver,
- - the low state of the transmitter is simulated within at least one critical time window and a maximum voltage (maximum low voltage) of the voltage curve is determined,
- - The high state of the transmitter is simulated within at least one other critical time window and a minimum voltage (minimum high voltage) of the voltage curve is determined, and
- - The crosstalk limit value is calculated from the minimum high voltage, the supply voltage fluctuations at the transmitter and receiver and the maximum limit value of the switching threshold and / or from the maximum low voltage, the minimum limit value of the switching threshold of the receiver and the supply voltage fluctuations at the transmitter and receiver ,
Hierdurch wird erreicht, daß die für jedes digitale Netz elektrisch zulässige Nebensprechgrenze bestimmt wird, so daß die bisher übliche manuelle Vergabe von konservativen und netzklassenabhängigen Nebensprechgrenzwerten überflüssig wird. Die Erfindung ordnet also jedem Netz einen individuelle Nebensprechgrenzwert zu und ist deshalb nicht mehr netzklassenabhängig. In vorteilhafter Weise bieten die erfindungsgemäß größeren Nebensprechgrenzwerte nun mehr Freiraum bei der Baugruppenentflechtung und ermöglichen somit die Realisierung von komplexen Systemen.This ensures that for each digital network electrically permissible Crosstalk limit is determined, so that the usual manual allocation of conservative and network class-dependent crosstalk limits. The invention thus assigns an individual crosstalk limit to each network closed and is therefore no longer dependent on the network class. Advantageously offer the larger crosstalk limit values according to the invention now allow more space for component unbundling thus the realization of complex systems.
Die Simulation des Spannungsverlaufs an dem Empfänger erfolgt hierbei mit Leiterbahnlängen und -anordnungen, die sich aus der geplanten Netztopologie und der Plazierung der Bauteile vorhersagen lassen und kann zum Beispiel mit Hilfe eines gängigen Simulationsprogrammes durchgeführt werden. Unter Netztopologie wird die Reihenfolge und Art der Verknüpfungen der einzelnen Treiber, Empfänger und Terminierungen („Stern", „H-Baum", „Daisy-Chain") verstanden. Die Längen der einzelnen Segmente des Netzes ergeben sich annähernd durch die Plazierung der Bauteile auf der Baugruppe. Weiterhin wird das Netz vorzugsweise ohne Nachbarn simuliert, da durch die Simulation der noch zulässige Störabstand berechnet werden soll. Eventuell bereits vorhandene (=geroutete) Leiterbahnen von Nachbarnetzen können deshalb einfach ignoriert werden, so daß auch kein Nebensprechgrenzwert vorgeben werden muß.The simulation of the voltage curve at the recipient takes place here with conductor lengths and - Arrangements resulting from the planned network topology and placement of the components can be predicted and, for example, with the help of a common Simulation program carried out become. The order and type of links are shown under network topology of individual drivers, receivers and terminations ("star", "H-tree", "daisy chain") understood lengths of the individual segments of the network result approximately from the placement of the components on the assembly. Furthermore, that will Network preferably simulated without neighbors, because of the simulation the still allowed SNR should be calculated. Possibly already existing (= routed) Conductor tracks from neighboring networks can therefore simply be ignored so that no crosstalk limit is specified must become.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zur Abschätzung des
zulässigen
Nebensprechgrenzwertes, im High-Zustand des Senders, ein Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_high
berechnet, indem von der minimalen High-Spannung U_in_high_min die
Beträge der
Versorgungsspannungsschwankungen am Sender ΔU_SSN_trans und am Empfänger ΔU_SSN_rec sowie
der maximale Grenzwert der Schaltschwelle U_threshold_max abgezogen
werden nach:
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, daß zur
Abschätzung des
zulässigen
Nebensprech grenzwertes, im Low-Zustand des Senders, ein Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_low
berechnet wird, indem von dem minimalen Grenzwert der Schaltschwelle U_threshold_min
die Beträge
der Versorgungsspannungsschwankungen am Sender ΔU_SSN_trans und am Empfänger ΔU_SSN_rec
sowie die maximale Low-Spannung U_in_low_max abgezogen werden nach:
In einer besonders vorteilhaften
Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zulässige Nebensprechspannung
U_xtalk aus dem Minimum des Nebensprechgrenzwertes ΔU_xtalk_low
im Low-Zustand des Senders und des Nebensprechgrenzwertes ΔU_xtalk_high
im High-Zustand des Senders ermittelt nach:
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Größe der Versorgungsspannungsschwankungen an dem Sender (ΔU_SSN_trans) und an dem Empfänger (ΔU_SSN_rec) aus einer Abschätzung erhalten. Die Abschätzung von ΔU_SSN_trans beruht nun lediglich noch auf den Eigenschaften des tatsächlich eingesetzten Senderbausteins. Die Abschätzung von ΔU_SSN_rec beruht nun lediglich noch auf den Eigenschaften des tatsächlich eingesetzten Empfängerbausteins. Damit kann sie genauer ausgeführt werden, als eine netzklassenabhängige Abschätzung (mit jeweils worst-case Annahmen für den Bausteintyp des Senders und des Empfängers), die der Aufstellung der DC-Störabstände zugrunde liegt.In a further development of the method according to the invention becomes the size of the supply voltage fluctuations on the transmitter (ΔU_SSN_trans) and at the receiver (ΔU_SSN_rec) from an estimate receive. The estimate of ΔU_SSN_trans is now only based on the properties of the actually used Transmitter device. The estimate from ΔU_SSN_rec is now only based on the properties of the actually used Receiver module. So that it can be carried out more precisely as a network class dependent appraisal (with worst-case assumptions for the module type of the transmitter and the recipient), based on the establishment of the DC signal-to-noise ratio lies.
Darüber hinaus kann die Größe der Versorgungsspannungsschwankungen an dem Sender (ΔU_SSN_trans) und an dem Empfänger (ΔU_SSN_rec) aus einer Simulation erhalten werden. Dazu können handelsübliche Programme eingesetzt werden, die aus den Modelldaten des Bausteins und dem auf der Baugruppe einge setzten Spannungsversorgungssystem, mit seinen Abblockmaßnahmen, die benötigten Werte berechnen.In addition, the size of the supply voltage fluctuations on the transmitter (ΔU_SSN_trans) and at the receiver (ΔU_SSN_rec) can be obtained from a simulation. Commercial programs can do this are used, which consist of the model data of the block and the used on the module power supply system, with its Abblockmaßnahmen, The necessities Calculate values.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die kritischen Zeitfenster über eine Timinginformation der Bausteine (Sender, Empfänger) und des digitalen Netzes bestimmt werden. Beispielsweise kann das kritische Zeitfenster bei synchronen Signalen durch die relative zeitliche Lage des Signaltaktes zum Sender, die relative zeitliche Lage des Signaltaktes zum Empfänger, die Laufzeit des Signals auf der Leitung und die Setup- und Holdzeiten des empfangenden Bausteins bestimmt sein.Another development of the method according to the invention stipulates that the critical time window over timing information of the modules (transmitter, receiver) and of the digital network. For example, the critical time window in the case of synchronous signals by the relative timing of the signal clock to the transmitter, the relative timing of the signal clock to the receiver, the Duration of the signal on the line and the setup and hold times of the receiving module.
Darüber hinaus schlagen die Erfinder vor, ein Verfahren zur Entflechtung von digitalen Netzen, mit digitalen Bauteilen und Leiterbahnen auf mindestens einer Leiterplatte, wobei zwischen einer Stromlauferstellung und der Entflechtung mindestens ein Nebensprechgrenzwert ermittelt wird, dahingehend weiterzuentwickeln, daß der für jedes digitale Netz elektrisch notwendige Nebensprechgrenzwert, gemäß einem der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, vorzugsweise automatisch, ermittelt wird.In addition, the inventors beat before, a process for unbundling digital networks, using digital Components and conductor tracks on at least one circuit board, wherein at least between creating a circuit and unbundling a crosstalk limit is determined to further develop that the for each digital network electrically necessary crosstalk limit, according to a the configurations described above, preferably automatically, is determined.
Hierdurch wird erreicht, daß die Anordnung der digitalen Bauteile und Leiterbahnen auf der Leiterplatte bezüglich gegenseitigem Abstand optimiert werden kann und somit komplexe Systeme realisiert werden können.This ensures that the arrangement of the digital components and traces on the circuit board with respect to each other Distance can be optimized and thus complex systems can be realized can.
Es ist selbstverständlich, daß die oben genannten Verfahren mit Hilfe eines Computerprogrammes ausgeführt werden und als Computerprogramm auf mindestens einem computerlesbaren Datenträger gespeichert werden können.It goes without saying that the above-mentioned methods are carried out with the aid of a computer program and stored as a computer program on at least one computer-readable data carrier can be.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Ansprüchen.Other design options result from the claims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The invention is explained below of a preferred embodiment with the help of the figures described. Show it:
Die
Hierzu wird eine Klassifikation aller Bausteine des digitalen Netzes mit Hilfe einer Netzliste durchgeführt. Für jede Klasse der Bausteine (TTL, CMOS, etc.) sind bestimmte, statische Gleichspannungsstörabstände (DC-Störabstände) definiert. Diese DC-Störabstände können zum Beispiel aus Anwendungshandbüchern abgelesen werden. Die Ermittlung findet also manuell statt.For this, a classification of all Modules of the digital network carried out using a network list. For every class of the blocks (TTL, CMOS, etc.), certain static DC voltage to noise ratios (DC to noise ratios) are defined. These DC signal-to-noise ratios can be used Example from application manuals be read. The determination takes place manually.
Da jedoch diese DC-Störabstände sehr konservativ festgelegt sind, werden demnach auch sehr konservative und netzklassenabhängige Nebensprechgrenzwerte vergeben.However, because of this DC to noise ratios are determined conservatively, are also very conservative and network class-dependent Assign crosstalk limits.
Die
Die Zeitachse t des Spannungsverlaufs U_in ist in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt, wobei die Zeitbereiche, in denen ein Nebensprechen zu einer Datenverfälschung führen kann, als kritische Zeitfenster Δt_krit_0 bis Δt_krit_2 markiert sind. Der Empfänger befindet sich lediglich während dieser kritischen Zeitfenster Δt_krit_0 bis Δt_krit_2 in einem Detektionszustand, während der anderen Zeit befindet er sich in einem Wartezustand. Im Wartezustand führen also Zustandsänderungen am Bausteineingang nicht zu einer Änderung des internen Logikzustandes des Bausteins.The time axis t of the voltage curve U_in is divided into a large number of areas, the time areas, in which crosstalk can lead to data corruption, as a critical time window Δt_krit_0 to Δt_krit_2 are marked. The recipient is only during this critical time window Δt_krit_0 to Δt_krit_2 in a detection state while the other time he is in a waiting state. So in the waiting state lead state changes at the block input not to change the internal logic state of the building block.
Zur Berechnung der Nebensprechgrenzwerte wird innerhalb des kritischen Zeitfensters Δt_krit_1, das den simulierten Spannungsverlauf eines Low-Zustand des Senders enthält, eine maximale Low-Spannung U_in_low_max des Spannungsverlaufs U_in ermittelt. Der Maximalwert des Spannungsverlaufs U_in, innerhalb des kritischen Zeitfensters Δt_krit_1, stellt also die maximale Low-Spannung U_in_low max dar.To calculate the crosstalk limits is within the critical time window Δt_krit_1 that the simulated Voltage curve of a low state of the transmitter contains one maximum low voltage U_in_low_max of the voltage curve U_in determined. The maximum value of the voltage curve U_in, within the critical Time window Δt_krit_1, therefore represents the maximum low voltage U_in_low max.
Ebenso wird innerhalb des anderen kritischen Zeitfensters Δt_krit_2, das den simulierten Spannungsverlauf eines High-Zustandes des Senders enthält, eine minimale High-Spannung U_in_high_min des Spannungsverlaufs U_in ermittelt, indem der Minimalwert herangezogen wird.Likewise, within the other critical time window Δt_krit_2, that contains the simulated voltage curve of a high state of the transmitter, one Minimum high voltage U_in_high_min of the voltage curve U_in determined by using the minimum value.
Der Empfänger erkennt beispielsweise einen High-Zustand des Senders nicht, wenn innerhalb des kritischen Zeitfensters Δt_krit_2 die am Empfänger auftretende minimale Spannung U_in_high_min unter eine Schaltschwelle U_threshold des Empfängers verringert wird. Dieser Bereich zwischen U_threshold und U_in_high_min beziehungsweise zwischen U_threshold und U_in_low_max, stellt also eine „Reserve" der Leitung für in das Netz eingekoppelte und tolerierbare Störspannungen dar.For example, the receiver recognizes a high state of the transmitter is not when within the critical Time window Δt_krit_2 the one occurring at the recipient minimum voltage U_in_high_min below a switching threshold U_threshold of the recipient decreased becomes. This range between U_threshold and U_in_high_min respectively between U_threshold and U_in_low_max, thus provides a "reserve" for the line in the Grid coupled in and tolerable interference voltages.
Die
Diese eingekoppelte Störspannung hat dabei im wesentlichen drei Anteile, Versorgungsspannungsschwankungen (Simultaneous Switching Noise, SSN) am Sender ΔU_SSN_trans, Versorgungsspannungsschwankungen am Empfänger ΔU_SSN_rec und Nebensprechspannungen.This coupled interference voltage essentially has three parts, supply voltage fluctuations (Simultaneous Switching Noise, SSN) on the transmitter ΔU_SSN_trans, supply voltage fluctuations at the receiver ΔU_SSN_rec and cross talk voltages.
Versorgungsspannungsschwankungen am Sender ΔU_SSN_trans und am Empfänger ΔU_SSN_rec können zum Beispiel durch gleichzeitig schaltende Treiber am gleichen Baustein Spannungseinbrüche auf der Baugruppe, etc. auftreten.Supply voltage fluctuations on the transmitter ΔU_SSN_trans and at the receiver ΔU_SSN_rec can for example by simultaneously switching drivers on the same block dips occur on the assembly, etc.
Die Versorgungsspannungsschwankungen am Sender ΔU_SSN_trans erniedrigen die minimale High-Spannung U-in_high_min und erhöhen die maximale Low-Spannung U_in_low_max des Senders um den Betrag ΔU_SSN_trans.The supply voltage fluctuations on Transmitter ΔU_SSN_trans lower the minimum high voltage U-in_high_min and increase the maximum low voltage U_in_low_max of the transmitter by the amount ΔU_SSN_trans.
Weiterhin ist für die Berechnung der Nebensprechgrenzwerte zu beachten, daß die Schaltschwelle U_threshold des Empfängers eine Toleranzbreite aufweist, mit einem minimalen Grenzwert U_threshold_min und einem maximalen Grenzwert U_threshold_max.It is also used to calculate the crosstalk thresholds note that the Switching threshold U_threshold of the receiver has a tolerance range, with a minimum limit U_threshold_min and a maximum Limit U_threshold_max.
Die Versorgungsspannungsschwankungen am Empfänger ΔU_SSN_rec erniedrigen nun diesen minimalen Grenzwert U_threshold_min und erhöhen den maximalen Grenzwert U_threshold_max um den Betrag ΔU_SSN_rec.The supply voltage fluctuations on Receiver ΔU_SSN_rec now lower this minimum limit value U_threshold_min and increase the maximum limit value U_threshold_max by the amount ΔU_SSN_rec.
Als schraffierter Bereich verbleibt die „Reserve" der Leitung für zulässiges Nebensprechen. Im High-Zustand des Senders erhält man somit den Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_high und im Low-Zustand des Senders den Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_low.Remains as a hatched area the "reserve" of the line for permissible crosstalk. Received in the high state of the transmitter thus the crosstalk limit value ΔU_xtalk_high and in the low state of the transmitter the crosstalk limit value ΔU_xtalk_low.
Wenn die auftretenden Nebensprechspannungen
U_xtalk kleiner sind als der schraffierte Bereich, sind keine Fehlfunktionen
der Schaltung zu erwarten. Die zulässigen Nebensprechspannungen U_xtalk
ergeben sich somit mit folgender Gleichung:
Der Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_high im
High-Zustand des Senders kann über
die Gleichung (1), der Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_low im Low-Zustand des
Senders kann über
die Gleichung (2) ermittelt werden:
Um eine Entflechtung einer Baugruppe
zu vereinfachen, kann ein Absolutbetrag ΔU_xtalk für die zulässigen Nebensprechspannungen
U_xtalk vorgegeben werden. Dieser Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk ist
das Minimum aus dem Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_high im High-Zustand
und dem Nebensprechgrenzwert ΔU_xtalk_low
im Low-Zustand des Senders:
Die
Die Grenzwerte ΔU_xtalk_low beziehungsweise ΔU_xtalk_high für das zulässige Nebensprechen im Low- beziehungsweise im High-Zustand des Senders werden also mit Hilfe einer Simulation der einzelnen Netze mit den angeschlossenen digitalen Sendern und Empfängern bestimmt.The limit values ΔU_xtalk_low and ΔU_xtalk_high for the permissible Crosstalk in the low or high state of the transmitter are therefore also With the help of a simulation of the individual networks with the connected ones digital transmitters and receivers certainly.
Für die Simulation werden folgende Eingabedaten in elektronischer Form zur Verfügung gestellt: Die Netzliste, Modelle der verwendeten Bausteine (Baustein-Modelle), Informationen über die physikalischen Eigenschaften der Netze, wie beispielsweise die Leitungsimpedanz und Lagenaufbau, Netztopologie und Netzlänge, sowie Timinginformationen.For the simulation will be the following input data in electronic form to disposal provided: the network list, models of the modules used (module models), Information about the physical Network properties, such as line impedance and layer structure, network topology and network length, as well as timing information.
Die Baustein-Modelle können Informationen liefern über
- – das Verhalten der Sender und Empfänger, beispielsweise deren Versorgungsspannungsschwankungen ΔU_SSN_trans und ΔU_SSN_rec, (wenn diese Daten nicht vorhanden sind, dann müssen sie aus den Gehäusedaten, Aufbau des internen Versorgungssystems und der maximalen Anzahl der gleichzeitig schaltenden Buffer berechnet werden)
- – die Schaltschwelle U_threshold des Empfängers, sowie die Grenzwerte der Schaltschwelle U_threshold_max und U_threshold_min,
- – Setup- und Holdzeiten, die für die Ermittlung der kritischen Zeitfenster Δt_krit_X benötigt werden,
- – Aufbau des internen Spannungsversorgungssystems, Gehäuseeigenschaften, etc. die einen Beitrag zur Simulation des Spannungsverlaufs U_in liefern.
- - The behavior of the transmitter and receiver, for example their supply voltage fluctuations ΔU_SSN_trans and ΔU_SSN_rec, (if this data is not available, then they have to be removed from the housing the structure of the internal supply system and the maximum number of simultaneously switching buffers)
- The switching threshold U_threshold of the receiver, and the limit values of the switching threshold U_threshold_max and U_threshold_min,
- - Setup and hold times that are required to determine the critical time window Δt_krit_X,
- - Structure of the internal voltage supply system, housing properties, etc., which contribute to the simulation of the voltage curve U_in.
Zur Simulation des Spannungsverlaufs U_in werden darüber hinaus Informationen der Netzliste und der Netztopologien sowie des Lagenaufbaus herangezogen.To simulate the voltage curve U_in be over it also information from the network list and the network topologies as well of the layer structure.
Aus den Timinginformationen der Bausteine und des Systems wird das kritische Zeitfenster bestimmt.From the timing information of the blocks and the critical time window of the system is determined.
Weiterhin werden die für die Berechnung der Nebensprechgrenzwerte benötigte minimale High-Spannung U_in_high_min und die maximale Low-Spannung U_in_low_max aus dem simulierten Spannungsverlauf U_in und dem kritischen Zeitfenster Δt_krit ermittelt.Furthermore, those for the calculation who needed crosstalk limits minimum high voltage U_in_high_min and the maximum low voltage U_in_low_max from the simulated voltage curve U_in and the critical one Time window Δt_krit determined.
Stehen alle Eingaben in elektronischer Form zur Verfügung, dann kann die Simulation weitgehend automatisiert vor dem Beginn der Baugruppenentflechtung stattfinden.All entries are in electronic Form available Then the simulation can be largely automated before starting the assembly unbundling take place.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is understood that the above mentioned features of the invention not only in the specified Combination, but also in other combinations or alone can be used without departing from the scope of the invention.
Zusammenfassend wird ein Spannungsverlauf simuliert, innerhalb kritischer Zeitfenster eine minimale High-Spannung und eine maximale Low-Spannung ermittelt und hieraus, mit Hilfe der Versorgungsspannungsschwankungen des Senders und des Empfängers und der Grenzwerte der Schaltschwelle des Empfängers, mindestens ein Nebensprechgrenzwert berechnet. Damit wird die bisher übliche manuelle Vergabe von konservativen, netzklassenabhängigen Nebensprechgrenzwerten überflüssig. Dies führt zu höheren Grenzwerten und damit zu mehr Freiraum bei der Baugruppenentflechtung.In summary, a tension curve simulates a minimal high voltage within critical time windows and determined a maximum low voltage and from there, with the help the supply voltage fluctuations of the transmitter and the receiver and the thresholds of the switching threshold of the receiver, at least one crosstalk threshold calculated. This is the manual assignment of conservative, network class-dependent No crosstalk limits. This leads to higher Limit values and thus more freedom in component unbundling.
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