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电气规则直接驱动的高速布线器对于确保高速设计信号完整性来说非常重要,设计工程师总是最先得到电气规则而且设计规范也是电气规则,换句话说我们的设计最终必须满足的是电气规则而不是物理规则,最终的物理设计实现满足设计的电气规则要求才是最本质的。物理规则仅仅是元器件厂商或者是设计工程师自己对电气规则作的一种转换,我们总是期望这种转换是对等的,是一一对应的。而实际情况并非如此。
以采用LVDS芯片来完成高速率(高达777.76Mbps)、长距离(长达100M)的数据传输为例,由于LVDS技术的信号摆幅是350mV,那么通常的设计规范总是要求信号线上总的串扰值应该小于等于信号摆幅的20%,也就是串扰的总量最大为350mV×20%=70mV,这就是电气规则,其中20%的百分比取决于LVDS的噪声容限,可以从参考手册上获得。
对于IS_Synthesizer来说,设计工程师只要指定该LVDS信号线上的串扰值大小,布线时就能够自动调整和细化来确保满足电性能方面的要求,在布线过程中会自动考虑周围所有信号线对该LVDS信号的影响。而对基于物理规则驱动的布线器来说,首先需要进行一些假想的分析和考虑,设计工程师总是认为信号之间的串扰仅仅取决于平行信号之间并行走线的长度,所以可以在高速电路设计的前端环境中做一些假想的分析,比如可以假定并行走线的长度是2.5mil,然后分析它们之间的串扰,这个值可能并不是70mV,但是可以根据得到的结论来进一步调整并行走线的长度,假如恰好当并行走线的长度是某一个确定的值如7mil时信号之间的串扰值基本上就是70mV,那么设计工程师就认为只要保证差分线对并行走线的长度控制在7mil范围以内就能够满足这样的电气特性要求(信号串扰值控制在70mV以内),于是在实际的物理PCB布局布线时设计工程师就得到了这样一个高速PCB设计的物理规则,常规的高速布线器都可以确保满足这种物理尺寸方面的要求。
这里会存在两个问题:首先,规则的转换并不等同,首先信号之间的串扰并非唯一由并行信号之间走线的长度来决定,还取决于信号的流向、并行线段所处的位置,以及有无匹配等多种因素,而这些因素可能很难预料,甚至不可能在实际的物理实现之前充分地进行考虑。所以经过这样的转换之后,并不能够确保在满足这些物理规则的情况下,同时能够满足原始的电气规则。这也是为什么上述的这些高速布线器在满足规则的情况下,PCB系统仍然不能正常工作的很重要的一个原因。其次,在这些规则转换时几乎不可能同时考虑多方面的影响,如在考虑信号串扰时很难同时考虑到周围所有相关信号线的影响。这两方面的情况就决定了基于物理规则的高速布线器在高速、高复杂度的PCB系统设计中将存在很大的问题,而真正基于电气规则驱动的高速PCB布线器就较好地解决了这方面的问题。
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