Электрофизическое проектирование печатных плат. Знакомство с программами моделирования/анализа HyperLynx SI, PI, Thermal Mentor (A Siemens Business) и Cadence Sigrity. А. В. Трундов
ржит качественно новых сведений. Информация, предложенная вашему вниманию, доступна и в других источниках. Здесь кратко, тезисно, описаны основные электрофизические понятия, рассмотрены типы, конструкции, эквивалентные схемы, важные характеристики и методы проектирования/анализа линий передачи печатных плат, правила сохранения целостности электрических сигналов, порядок разработки печатных плат и примеры практического применения программных пакетов, позволяющих выполнить все необходимые проверки параметров платы до передачи в производство.
Целостность сигналов и питания – сравнительно новое понятие, появившееся в радиотехнике в конце прошлого века. Задача сохранения целостности сигналов (Signal Integrity) заключается в необходимости сохранения энергетических характеристик сигнала, его формы и временных параметров после прохождения через среду распространения. Задача сохранения целостности питания (Power Integrity) заключается в разработке такой системы электропитания, которая сможет обеспечить напряжения и токи, необходимые для правильной и надежной работы схем в заданной полосе частот с гарантией выполнения требований электромагнитной совместимости.
Цель книги – познакомить читателя с авторским представлением задачи сохранения целостности сигналов и питания в линиях передачи печатных плат, основанном на практическом опыте разработки и успешных испытаний высокоскоростных устройств, работающих в диапазоне от сотен килогерц до единиц гигагерц.
Характеристики всех плат до передачи в производство были проверены с помощью программ моделирования/анализа HyperLynx SI, PI, Thermal компании Mentor (A Siemens Business) [12]. Для ознакомления предложена информация об альтернативном пакете программ Cadence Sigrity [13].
Экспертные оценки данных программ, маршруты моделирования и некоторые результаты анализов, представлены в последнем разделе книги.
Аннотация технического представителя компании Mentor (A Siemens Business)
В далеком 2014 году российское гик-сообщество всколыхнула публикация пользователя под ником @Biochemist на популярном среди инженеров и программистов ресурсе www.habr.com. Публикация называлась «Инженерная культура, которую мы потеряли» https://habr.com/ru/post/233851/ и представляла собой настоящий крик души работодателя, который решил нанять в штат молодого инженера-электронщика, вчерашнего выпускника технического вуза. Почтенный @Biochemist был до глубины души поражен тем фактом, что обладатели дипломов ведущих технических ВУЗов страны оказались не способны нарисовать диодный мост и ответить на вопрос, что такое триггер. Публикация вызвала бурное обсуждение, которое вышло далеко за пределы мировой сети.
В курилках московских НИИ «бывалые» инженеры клеймили позором молодых и заслуженных коллег, предлагая тем аналогичные задачи. Если те допускали ошибки, следовали горькие рассуждения о том, насколько всё плохо в отечественной электронике и как же мы теперь будем жить. Сам @Biochemist пришёл в итоге к выводу, что современный российский студент технического ВУЗа к старшим курсам впадает в тяжёлую депрессию от непонимания, зачем ему нужен весь этот массив теоретических и неочевидно практических знаний. Обусловлено это, опять же, по мнению автора публикации, отсутствием спроса на инженеров-электронщиков со стороны реального сектора экономики. И единственный способ заполучить в штат толкового работника – это взять студента на 2—3 курсе с ещё горящими глазами и давать ему реальные задачи, то есть совместить его обучение непосредственно с реальной производственной практикой.
Возможно, скептически настроенный читатель подвергнет все вышеописанное критике. «Позвольте!» – заметит он. «Но ведь мы не знаем выборки, мы не знаем условий, которые предлагали молодым инженерам, мы не знаем, все ли ведущие ВУЗы были охвачены». Всё это, безусловно, так. Однако рассуждения уводят нас в сторону от основной мысли и, как следствие, от направленности данной книги. Вся проблематика состоит в том, что современный молодой специалист зачастую действительно дезориентирован. Для него совершенно неочевидны практические применения всего того массива знаний из области общей физики, электротехники, цифровой и аналоговой электроники, импульсной техники и ЗТТТ (зонной теории твёрдых тел).
Он совершенно искренне не связывает переходные отверстия и паразитную индуктивность, теорию четырехполюсников и S-параметры, витую пару и дифференциальные буферы микросхем. И, на мой взгляд, это большой недостаток современной системы обучения, который нам, российским инженерам, жизненно необходимо преодолеть в ближайшие годы.
Другой аспект дезориентации специалиста состоит в том, что он попадает, как говорится, «с корабля на бал». Он только что изучил, фигурально выражаясь, все свойства кирпича и бетона, имеет за плечами курсовую о влиянии геометрии арматуры на тепловое распределение панельных построек, и вдруг попадает на реальную стройку, где ему дают раствор, кирпич, мастерок и говорят: «Строй!». «Позвольте», – говорит молодой инженер. «Но как же… Нас этому не учили». На что седоусый прораб резко отвечает, что учить его некогда, что нужно работать, выполнять план, иначе сорвутся сроки. Всё это не может не вогнать нэофита в ещё большее уныние, и данная