学习SI/PI,高速数字信 初学者在这里将理论概念学习可视化

——半个射频工程师

随着中美贸易战美国对中国高科技的打击愈演愈烈,为了不被卡脖子,国内做芯片的厂商越来越多,如雨后春笋冒尖而出,在这样的情况下,国内信 完整性和电源完整性的人才需求越来越稀缺,我作为一个LAYOUT 的人员,也当了一次愤青(虽然过了年龄),学习SI/PI,将来学会了为祖国高科技发展做点贡献(自夸)

要学SI/PI ,要看看三本经典书籍,业界称蓝宝书.红宝书.黑宝书

  • 蓝宝书:信 完整性分析(如下图)。
  • 黑宝书:高速数字设计(如下图)。
  • 红宝书:高速数字系统设计(如下图)。
  • 对于做SI/PI的朋友,三本都不会陌生。而对于一个初学者,初看,如看天书;在看,有所收获;再看,收益匪浅;细看,心中恐慌。

    因为看的多了,体会多了,不会的也多了。而对于书中的结论苦于不使用工具,没办法验证,结论也就成了结论。看似懂了,但里面的更深的机制和玄机却不能看的透,理解的清楚。

    学习SI/PI,我相信很多同学和我一样,遇到问题都是各大 站估计都翻个底朝天了,先百度,再谷歌,但里面都是提问的多,回答的少,而实际能解决的问题的寥寥无几,很多最后都成了死贴,现在上 还可以找到,就是没有答案,这种情况对于一个初学者是无比的苦恼和无助,一直停滞不前,对不能解决的问题的纠缠中……

    其实国内在2010–2014年前后,有关的方面的朋友还是很多的,而且也很热心,乐于助人。几乎每个版块都有专门的高手为大家解决疑惑,翻看那个时候的帖子,版主们有耐心,一个帖子讨论很长时间,抑或跟帖超过几百楼,问题不断翻新的问,解答不断的深入,真可谓,剖机制,解玄机。

    授业解惑释新疑,醍醐灌顶破百题。在这种情况下很多人都很快成长为高手,然而这种互动解答兴盛好景不长,随着时间的推移嘎然而止。如果不信,可以查看有关仿真论坛的帖子。

    对于SI想学的初学者,很多没有带,真的是个很苦恼事情,有一天在朋友圈里面突然看到仿真小助手分享的“信 完整性仿真培训12讲-帮你拿到高速电路设计入门的钥匙”体验视频,打开看看,心中突然产生好感。

    对,对,对!对于初学者,我就需要这样的视频,就是要把书里面的那些抽象的东西变成可视化的,这样一下子就理解了,虽然当时推出视频只有二个,一个是传输线的,一个是过孔回流路径的,而且视频时间简短,虽然只有四分钟,反复的看了好几遍,跟着视频操作,结果也出来了,和书里面理论一样,突然就感觉有一种收获感和成就感。

    过了一段时间,新的课程正式上线,就对着视频学习,传输线看起来简单,但里面包含了很多内容,对于特征阻抗,以前只会使用si9000计算,对书里公式不懂分析,基本不知道那些会影响特征阻抗,有时候都感觉频率都会影响特征阻抗,脑子里面概念就是不怎么清楚,对着视频看着书,按照要求认真的分析了一下,这个疑惑就消失了。

    理解了公式

    ,改变传输线的特征阻抗就要改变单位长度传输线的固有电感和电容。知道影响特性阻抗的因素:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度。在细化一下,根据公式

    C=εS/4πkd,可以很容易的得出结论:

  • 线宽和介电常数与特征阻抗成反比。传输线到参考平面的距离与特征阻抗成正比。
  • 特征阻抗和频率无关,与线长无关 。
  • 回流路径,要理解电子的运动,电子流的特性之一就是电子从不在任何地方停留,无论电流流到哪里,必然要回来,因此电流总是在环路中流动,电路中任意的信 都以一个闭合回路的形式存在。

    对于高频信 传输,实际上是对传输线相当于电感与直流层之间相当于电容充电的过程。回流路径就是地和电源平面来完成回流,而且要保证回流路径的环路面积最小。高频信 和低频信 的回流通路是不相同的,低频信 回流选择阻抗最低路径,高频信 回流选择感抗最低的路径。

    对于这基础的理解,就很容易明白平面(GND或Power)就需要打Via,打地孔是因为换层时差分线的阻抗变得不连续了,所以差分过孔周围打地过孔目的是提供最短的信 回流路径减小信 的 emi 辐射。这种辐射随之信 频率的提高而明显增加。

    TDR的学习,通过测试屏幕上显示了一条TDR曲线,这个曲线可以判断与传输线的每一点对应关系。从这个曲线上可以读出传输线上每一点的特征阻抗。可以计算出/读出每一点距离测试点的具体长度,可以帮助定位具体位置,这对于实际工作中寻找问题点有很大的帮助。

    在学习过程中,遇到软件操作和实际理论迷惑的地方,一时半刻理解不了,可以在张工的VIP 解答群里面进行提问,这个群交流也是有问有答要,气氛特别好,有些人看到这里,要说我吹牛逼了,思维停留在“师傅留一手”观念中,认为做这方面的人很保守,不可能是什么都说的,为了证明,我贴几张图看看。

    先来看看讨论都讨论的啥问题,(讨论内容涉及到别人工作内容和个人隐私)这里只放图片,不贴讨论具体内容,希望在看的各位理解。

    下面几个在讨论几个问题,都更深刻的发表自己的见解。

    1.金线问题 2. S 参数问题

    杂七杂八的问题…….

    看了以后是什么感觉,突感感觉被秒杀的感觉吗?

    经过一段时间学习和群里面的交流,了解张工是一个爱思考,做事情严谨的人。他看到大家这样积极讨论,甚是喜欢,言之,如此学习态度和成长历程,今后必成栋梁之才,不拿高薪都不行。

    课程虽然还没有结束,但群友的交流来之各行各业,问题也是千奇百态,也慢慢体会到都大家对问题的不同看法和解决办法,群里讨论有可能无结果,但思维的模式却多了一份垦土。

    静下来仔细的想想,当在一份工作在没什么成长时候,会是怎么样的感觉, 上表情包里面有一张照片,我感觉这张照片比较适合说明。当别人刚来薪水就和你一样高,而你干了这么多年,没有成长时候,这个时候会不会细思极恐,唯怕公司辞退,生活没有着落,内心充满迷茫。

    34岁是一个坎,一个让人迷茫和恐惧的年龄,上有双亲健在,下有妻儿照管。一切担子都要自己抗,男人不能不去抗..…。

    “吾生也有涯,而知也无涯,以有涯随无涯,殆己!”让我们一起加油学吧!!!!2019年给自己敬一杯酒,学所成,不遗憾。

    敬岁月,无波澜。敬过去,不回头,敬将来,不将就。

    突然想起一首打油诗,送给大家。

    学仿真

    伏天酷热暑气涨,别人空调喝凉茶。

    我手捧书看视频,疑惑之处打圈勾。

    视频图像动态现,合书闭目思深义。

    紧锁眉头突展开,横卧竖躺皆随意。

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