JP2006268280A - Signal integrity confirming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はシグナルインテグリティ確認方法に関し、特に、信号パターンと伝送線路のインピーダンス整合性の確認を高速に実行する技術に関する。 The present invention relates to a signal integrity confirmation method, and more particularly, to a technique for performing confirmation of impedance matching between a signal pattern and a transmission line at high speed.
従来、デジタル回路のプリント基板設計において、LSIの出力バッファとプリント基板上の信号パターンの特性インピーダンスとの整合性を確認する場合には、SPICE(Simulation Program for IC Emphasis 以下SPICE:回路解析)プログラムで波形解析を行い、その結果を目で見て判断する事で整合性を確認していた。 Conventionally, in the design of printed circuit boards for digital circuits, when checking the consistency between the LSI output buffer and the characteristic impedance of the signal pattern on the printed circuit board, a SPICE (Simulation Program for IC Emphasis) program is used. Consistency was confirmed by performing waveform analysis and judging the results visually.
プリント基板CADからこの波形解析に関係する信号パターンのトポロジ情報を抽出し波形を駆動するLSIのIOバッファのモデルを設定、波形解析を行って波形を確認する機能は従来からあったが、直接基板データ上で整合性を確認する方法はなかった。 The function of checking the waveform by extracting the topology information of the signal pattern related to this waveform analysis from the printed circuit board CAD, setting the model of the LSI IO buffer that drives the waveform, and performing the waveform analysis has been heretofore, but directly There was no way to check consistency on the data.
従来の方法では、基板上のネット、信号パターン毎にデバイスモデルを設定し波形解析を行う必要があり、しかも波形解析結果を判定するのは目視確認であり、大規模な基板の全信号パターンの整合性を確認、設計データの検証チェックを行うには非常に時間を必要としていた。また、プリント基板の層仕様、層構成を変更した場合には、整合性を確認するには変更毎に時間と手間のかかる波形解析を実施する必要があった。 In the conventional method, it is necessary to set a device model for each net and signal pattern on the board and perform waveform analysis, and it is visual confirmation to determine the waveform analysis result, and all signal patterns on a large-scale board are determined. It took a very long time to check the consistency and to check the design data. In addition, when the layer specifications and layer configuration of the printed circuit board are changed, it is necessary to perform time-consuming and time-consuming waveform analysis for each change in order to confirm the consistency.
本発明の目的は、簡単な出力インピーダンスと伝送線路特性インピーダンスとの関係式を満足しているか否かを区別することにより、信号パターンと伝送線路のインピーダンス整合性の確認を、高速かつ網羅的に行えるようにしたシグナルインテグリティ確認方法を提供することにある。 The object of the present invention is to distinguish whether a relational expression between a simple output impedance and a transmission line characteristic impedance is satisfied or not, thereby confirming the impedance matching between the signal pattern and the transmission line at high speed and comprehensively. It is to provide a signal integrity check method that can be performed.
本発明のシグナルインテグリティ確認方法は、デバイスモデルからあらかじめ算出された出力インピーダンスをLSI毎に保持する出力インピーダンスデータベースと、終端抵抗の抵抗値を保持する終端抵抗値データベースを有し、
プリント基板のパターン幅と層間厚を含む層構成から出力バッファに接続されている信号パターンの特性インピーダンスを算出し、出力バッファのみで信号パターンに接続されている場合には出力インピーダンスデータベースから抽出した出力インピーダンスの値と算出した信号パターンの特性インピーダンスの値を比較して整合可能な範囲内にあるか確認し、終端抵抗が接続されている場合にはその終端抵抗値と出力バッファの出力インピーダンスを合算した値と算出した信号パターンの特性インピーダンスの値を比較して整合可能な範囲内にあるか確認することを特徴とする。
The signal integrity check method of the present invention has an output impedance database that holds output impedance calculated in advance from a device model for each LSI, and a termination resistance value database that holds resistance values of termination resistors,
The characteristic impedance of the signal pattern connected to the output buffer is calculated from the layer configuration including the pattern width and interlayer thickness of the printed circuit board, and the output extracted from the output impedance database when connected to the signal pattern only by the output buffer Compare the impedance value with the calculated characteristic impedance value of the signal pattern to confirm that it is within the matching range. If a termination resistor is connected, add the termination resistance value and the output impedance of the output buffer. By comparing the calculated value with the calculated characteristic impedance value of the signal pattern, it is confirmed that it is within a matching range.
本発明の効果は、従来時間と手間がかかっていた信号パターンと伝送線路のインピーダンス整合性の確認を、高速かつ網羅的に行えることにある。その理由は、簡単な出力インピーダンスと伝送線路特性インピーダンスとの関係式を満足しているか否かを区別するだけの為である。この機能により、LSIの変更やプリント基板層構成を変更した場合にでも容易に波形整合性を確認できると言う利点がある。 An effect of the present invention is that the signal pattern and the impedance matching of the transmission line, which have been time consuming and time-consuming, can be confirmed at high speed and comprehensively. The reason is simply to distinguish whether or not the relational expression between the simple output impedance and the transmission line characteristic impedance is satisfied. This function has an advantage that the waveform consistency can be easily confirmed even when the LSI is changed or the printed circuit board layer configuration is changed.
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1を参照すると、本発明のシグナルインティグリティ確認方法は、プリント基板上に搭載されるLSIのIOバッファモデル、またはIO駆動電流値(カタログ値)から予め出力インピーダンスRoutと言う単純な数値を算出しておきLSI毎に個別のデータベースとして保存する出力インピーダンスDB2、および終端として使用する抵抗の値Rtのデータベースとして保管する終端抵抗値DB3を有し、プリント基板層構成(層間厚、層厚、パターン幅)より該当する信号パターンの特性インピーダンスZ0を計算する機能4、および許容できる抵抗値の範囲を入力する機能5から構成されている。IOバッファモデルとしては例えばIBIS(IO Buffer Information Specification)がある。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, the signal integrity checking method according to the present invention uses a simple numerical value called an output impedance Rout in advance from an IO buffer model of LSI mounted on a printed circuit board or an IO drive current value (catalog value). It has an output impedance DB2 that is calculated and stored as a separate database for each LSI, and a termination resistance value DB3 that is stored as a database of resistance values Rt used as terminations, and has a printed circuit board layer configuration (interlayer thickness, layer thickness, Pattern width), a
更に、これらから整合性を確認するパターンに接続されているLSI出力バッファの出力インピーダンスおよびシリーズ゛終端時には以下の計算式にて算出した値Raと特性インピーダンスZ0と指定した範囲±Xにおいて
Ra=Rout+Rt (式1)
Z0−X<Ra<Z0+X (式2)
となることを波形解析によらず値を比較する機能6、および指定した±Xの範囲にない場合にエラー表示を行う機能8を有する。
Furthermore, when the output impedance of the LSI output buffer connected to the pattern for confirming the matching and the series termination, Ra = Rout + Rt in the specified range ± X with the value Ra calculated by the following formula and the characteristic impedance Z0 (Formula 1)
Z0-X <Ra <Z0 + X (Formula 2)
A function 6 for comparing values regardless of waveform analysis, and a
次に、本発明を実施するための最良の形態の動作について図面を参照して説明する。出力インピーダンスデータベース2は、一般に提供されているデバイスモデルであるIBISのデータベースであるデータベース1から生成される。
Next, the operation of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The
生成された出力インピーダンスRaは、各LSI別のファイルとしてデータベース2を形成する。抵抗部品の抵抗値Rtも同様に各個別の抵抗部品としてファイル化されデータベース3を形成する。これらの電子部品の抵抗値ファイルは、プリント基板CAD上に部品のライブラリとして登録される名称との間に1対1の関係を持っており、プリント基板CADデータ上で使用される部品名により抵抗値は一意に決定される。そして、整合性確認時に関連する部品(LSI、抵抗)のファイルとして参照される。
The generated output impedance Ra forms the
一方、プリント基板上の信号パターンの特性インピーダンスZ0は、プリント基板CADのデータ内に含まれている基板仕様(層構成、層間厚、パターン幅、導電率、誘電率)の各パラメータを使用し算出され、各信号パターン名(ネット名)とそれぞれの特性インピーダンスZ0の値が1対1の関係にあるファイル4として生成される。
On the other hand, the characteristic impedance Z0 of the signal pattern on the printed circuit board is calculated using each parameter of the board specifications (layer configuration, interlayer thickness, pattern width, conductivity, dielectric constant) included in the printed circuit board CAD data. Then, each signal pattern name (net name) and each characteristic impedance Z0 value are generated as a
次に、許容範囲をXとした許容範囲入力5を実行する。このXは、波形駆動側の出力インピーダンスRaがZ0より大きければ波形が出ずに回路誤動作につながり、Z0より小さければきれいな矩形波にならず大きなオーバーシュート、アンダーシュートが発生し、放射ノイズが大きくなってしまうが、この許容できる範囲を指定する値である。 Next, the allowable range input 5 is executed with the allowable range as X. If the output impedance Ra on the waveform drive side is larger than Z0, this X will cause a circuit malfunction without generating a waveform, and if it is smaller than Z0, it will not become a clean rectangular wave and will cause large overshoot and undershoot, resulting in large radiation noise. However, it is a value that specifies this allowable range.
以上の機能より得られた値であるRa、Z0、Xをプリント基板CADデータ上のパターン名(ネット名)毎に式2の関係であるか否かを機能6により判断し、その範囲内にない場合には、そのパターンの整合性が取れていないことを機能8のエラー表示によって行う。
It is determined by function 6 whether Ra, Z0, and X, which are values obtained from the above functions, have a relationship of
これらによって、エラー表示がされば、LSI出力バッファの種別を変更するか、終端抵抗を取り付けるか、すでに終端抵抗が取り付けられている場合にはその抵抗値を変更することで、プリント基板上のシグナルインテグリティを容易に全体的に確認でき、致命的なノイズ発生や回路誤動作を基板単位で防ぐことができる。 If an error is displayed by these, the signal on the printed circuit board can be changed by changing the type of LSI output buffer, attaching a termination resistor, or changing the resistance value if a termination resistor is already installed. Integrity can be easily confirmed as a whole, and fatal noise and circuit malfunction can be prevented on a board-by-board basis.
図1では、許容範囲入力をひとつのパラメータであるXだけの入力にしたが、パターンの特性インピーダンスから大きくなる方向へのずれは回路動作に影響し、小さくなる方向へのずれはノイズの増加に影響する。従って許容範囲はそれぞれ異なるので、個別の値を入力するできる機能の場合も考えられる。 In FIG. 1, the allowable range input is only one parameter, X, but the shift in the direction of increasing from the characteristic impedance of the pattern affects the circuit operation, and the shift in the decreasing direction increases noise. Affect. Therefore, since the allowable ranges are different, a function that can input individual values can be considered.
本発明によれば、波形伝送、特に高速デジタル波形を伝送するプリント基板設計時に、LSI出力バッファの出力インピーダンスが接続されているプリント基板上のパターンの特性インピーダンスとマッチングが取れており綺麗な伝送波形が得られるか否かをプリント基板CADデータ上で確認するといった用途に適用できる。 According to the present invention, when designing a printed circuit board for waveform transmission, particularly for transmitting a high-speed digital waveform, the output impedance of the LSI output buffer matches the characteristic impedance of the pattern on the printed circuit board to which the output impedance is connected. Can be applied to the use of confirming on printed circuit board CAD data.
また、終端抵抗を使用する回路が存在する場合には、伝送線路の特性インピーダンスの整合が取れる終端抵抗になっているか否か、回路誤動作する様な抵抗値になっていないかを確認する場合にも適用できる。 Also, when there is a circuit that uses a termination resistor, it is necessary to check whether the termination resistor is capable of matching the characteristic impedance of the transmission line and whether the resistance value is such that the circuit malfunctions. Is also applicable.
2 出力インピーダンスDB
3 終端抵抗値DB
2 Output impedance DB
3 Termination resistance value DB
Claims (1)
プリント基板のパターン幅と層間厚を含む層構成から出力バッファに接続されている信号パターンの特性インピーダンスを算出し、出力バッファのみで信号パターンに接続されている場合には出力インピーダンスデータベースから抽出した出力インピーダンスの値と算出した信号パターンの特性インピーダンスの値を比較して整合可能な範囲内にあるか確認し、終端抵抗が接続されている場合にはその終端抵抗値と出力バッファの出力インピーダンスを合算した値と算出した信号パターンの特性インピーダンスの値を比較して整合可能な範囲内にあるか確認することを特徴とするシグナルインテグリティ確認方法。
It has an output impedance database that holds the output impedance calculated in advance from the device model for each LSI, and a termination resistance value database that holds the resistance value of the termination resistance,
The characteristic impedance of the signal pattern connected to the output buffer is calculated from the layer configuration including the pattern width and interlayer thickness of the printed circuit board, and the output extracted from the output impedance database when connected to the signal pattern only by the output buffer Compare the impedance value with the calculated characteristic impedance value of the signal pattern to confirm that it is within the matching range. If a termination resistor is connected, add the termination resistance value and the output impedance of the output buffer. A signal integrity check method characterized by comparing the calculated value and the calculated characteristic impedance value of the signal pattern to check whether they are within a matching range.
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JP2005083801A JP2006268280A (en) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | Signal integrity confirming method |
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JP2008217231A (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Hitachi Communication Technologies Ltd | Transmission line design support device and program |
JP2011008677A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Hitachi Ltd | Design support device |
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2005
- 2005-03-23 JP JP2005083801A patent/JP2006268280A/en not_active Withdrawn
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