Сохранение целостности сигналов в печатных платах. Практические рекомендации
ечатных плат высокоскоростных устройств.
Электрический сигнал после прохождения через среду распространения может потерять свою первоначальную целостность. Линия передачи печатной платы, как и кабельная линия передачи, как и отрезок линии в виде контакта соединителя являются частными случаями среды распространения. Каждый участок линии передачи может исказить энергетические, временные и амплитудные параметры сигнала. Кроме того, искажения импульса могут быть связаны с взаимовлиянием соседних линий (перекрестные наводки) и влиянием внешних помех.
Цель книги – познакомить читателя с авторским пониманием задачи сохранения целостности сигналов и питания в линиях передачи печатных плат и предложить методы ее решения, основанные на практическом опыте разработки и успешных испытаний высокоскоростных устройств, работающих в диапазоне от нуля до нескольких гигагерц.
Благодарю руководство и сотрудников компаний Mentor (A Siemens Business) [11] и ООО «ПСБ СОФТ» – официального дистрибьютора фирмы «CADENCE Design Systems» в России [12] за помощь в создании книги и возможность познакомиться с программными продуктами HyperLynx SI, PI, Thermal и Sigrity для моделирования, проектирования и анализа печатных плат.
Благодарю сотрудников и выпускников кафедры «Радиотехника и Радиоэлектронные системы» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» за важные замечания и рекомендации, часть из которых были учтены при создании книги.
Благодарю интернет издательство «Ридеро» – ООО «Издательские решения» за возможность поделиться с читателем моим опытом и идеями.
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 всемирной 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 не очевидны 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 проблема является комплексной. Тут и отрыв Вузовской программы от реальных потребностей производства и экономики, и формальный подход к производственной практике, и перекос в количестве учебных часов в сторону теории. Что же остаётся молодому специалисту