CC BY
34
УДК 621.396.6.001.66:621.391.827
МЕТОДИКА СЕТЕВОЙ КЛАССИФИКАЦИИ В ЗАДАЧАХ ВЕРИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ПП РЭС М.А. Ромащенко
В статье описывается методика сетевой классификации соединений на ПП, являющаяся одним из ключевых этапов в задаче топологической верификации обеспечения требований ЭМС и ПУ в конструкциях РЭС. Рассмотрено основное назначение методики, сформирована структура описания характеристик сигналов и соединений на ПП, определено содержание входящих процедур. Для улучшения восприятия методика представлена в виде алгоритма
Ключевые слова: электромагнитная совместимость, помехоустойчивость, топологическое проектирование, печатная плата, сетевая классификация
Как было отмечено в [1], разработка топологии печатной платы (ПП) является одним из наиболее важных моментов при обеспечении требований электромагнитной совместимости (ЭМС) и помехоустойчивости (ПУ) в общей структуре проектирования конструкции радиоэлектронных средств (РЭС). Рассматриваемая сетевая классификация является одним из этапов, входящим в состав основной методики топологической верификации обеспечения требований ЭМС и ПУ на уровне ПП.
Методика сетевой классификации
предназначена для определения электрических характеристик соединений и сигналов на ПП, на основе информации хранящейся в файле библиотеки компонентов и файле топологии. Обычно эти характеристики не хранится в файлах в явном виде и для дальнейшего использования должны быть получены путем анализа и при необходимости дополнены пользователем вручную. Поскольку в дальнейшем анализе «источниками» во всех математических моделях считаются сигналы, электрические свойства которых определяются на этапе сетевой классификации, то степень адекватности полученных данных определит конечный результат. Алгоритм методики сетевой классификации представлен на рис.
В процессе выполнения сетевой классификации каждой цепи сопоставляются характеристики сигнала с учетом свойств подключенных компонентов и других цепей, соединенных через эти компоненты. Так как файл топологии ПП не содержит информации об электрических параметрах, то для корректного выполнения сетевой классификации важна степень полноты библиотеки компонентов. Каждую цепь на ПП описывают 17 параметров хранящихся в соответствующих атрибутах.
Цепи питания/заземления описываются одним параметром с атрибутом «volt», принимающим значения Vcc или 0, характеризующим напряжение в цепи.
Сигнальные цепи описываются следующими параметрами:
Ромащенко Михаил Александрович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (473) 243-77-06, e-mail: [email protected]
атрибут «io_type» со значениями I/O или non_I/O - определяет, является ли цепь входной или выходной, т.е. соединена ли с интерфейсным разъемом;
атрибут «clock_freq» со значением frequency -частота, с которой сигнал синхронизирован в цепи;
атрибут «low_freq» и «high_freq» со значениями low frequency, high frequency -частотный диапазон сигнала (для синусоидального или узкополосного сигнала low_freq = high_freq);
атрибут «util» со значениями HIGH, MEDIUM или LOW - степень использования цепи (например, HIGH для цепей синхронизации, MEDIUM для линий данных, LOW для сигнала сброса);
атрибут «trans_time» со значением transition time - длительность переходных процессов в сигнале;
атрибут «noise_margin» со значением noise margin - запас ПУ цепи;
атрибут «Vmax», «Vmin» и «Imax» со значениями Vmax, Vmin, Imax - максимальное и минимальное напряжение и максимальный ток в цепи;
атрибут «I_type» со значениями triangle или trapezoid - форма тока сигнала;
атрибут «dig_analog» со значениями digital или analog - тип сигнала (цифровой или аналоговый);
атрибут «V_supply» со значением Vsupply -напряжение питания, которое для сигнала в цепи является опорным;
атрибут «rad» со значениями R1, R2 или R3 -классификация степени излучения: R3 для
высокоизлучающих цепей, R1 и R2 для низко- и среднеизлучающих цепей соответственно;
атрибут «susc» со значениями S1, S2 или S3 -классификация степени восприимчивости: S3 - для самых восприимчивых к внешним помехам цепей, S1 - для устойчивых цепей;
атрибут «sig_ret_net» со значением signal return net name - цепь назначаемая в качестве возвратного пути для исходной цепи;
атрибут «retum_type» со значением segment или plane - тип возвратного пути (сегмент или слой);
атрибут «retum_name» со значением name или return path - имя возвратного пути для сегмента цепи;
Проверка наличия моделей для всех компонентов
Проверка достаточности памяти для описания всех цепей
Алгоритм методики сетевой классификации
Алгоритм методики сетевой классификации (продолжение)
атрибут «retum distance» со значением distance - расстояние между сегментом цепи и
соответствующим возвратным путем.
Методика предполагает анализ каждой цепи на 1111 два раза. При первичном проходе создается список активных и пассивных устройств
соединенных с цепью. Пассивные компоненты идентифицируются и эта информация сохраняется. Если компонент не имеет соответствующую модель в библиотеке компонентов, он помечается как неизвестный и ему назначаются параметры по умолчанию. Одновременно выполняется маркировка
цепи как питания/заземления или сигнальная.
При вторичном проходе происходит привязка всех параметров соответствующих сигнальным цепям и сохранение этой информация. Пользователь может просмотреть и вручную изменить все полученные значения. Любые изменения вносимые пользователем вызовут третий проход алгоритма, так как правка свойств одной цепи может повлиять на свойства других цепей. После завершения классификации управление передается в основную методику верификации для продолжения анализа ПП. Методика состоит из набора соответствующих процедур и включает следующие шаги:
1. Проверка наличия моделей для всех компонентов. Так как адекватность и достоверность принимаемых проектных решений зависит от правильного описания каждого элемента, то обязательно наличие моделей для всех компонентов, используемых на данной ПП.
2. Проверка достаточности памяти для описания всех цепей. Каждой цепи ставится в соответствие около 17 параметров, а количество самих цепей может быть достаточно большим. Таким образом, необходимо проверить физическую возможность хранения такого объема информации на используемых технических средствах.
3. Процедура «Тип цепи P/G/S» - определяет и маркирует каждую цепь как «питание», «земля» или «сигнальная».
4. Проанализированы все цепи? Происходит ветвление алгоритма в зависимости от того, все ли цепи проанализированы.
5. Процедура «Тип цепи І/O-nonI/O» -определяет и маркирует каждую цепь как «I/O» или «не I/O».
6. Процедура «Питающее напряжение» -определяет питающее напряжение для каждой цепи.
7. Процедура «Степень использования» -определяет степень использования каждой цепи (HIGH, MEDIUM или LOW).
8. Процедура «Частотный диапазон» -определяет диапазон частот сигнала, который может присутствовать в каждой цепи.
9. Процедура «Запас помехоустойчивости» -определяет запас ПУ для каждой цепи.
10. Процедура «Излучение и восприимчивость» - проводит классификацию
Воронежский государственный технический университет
уровня излучения (R1, R2, R3) и восприимчивости (S1, S2, S3) для каждой цепи.
11. Процедура «Тип цепи A/D» - маркирует каждую цепь как цифровую или аналоговую.
12. Сигнал цифровой? В зависимости от того, является ли сигнал цифровым или аналоговым происходит ветвление алгоритма.
13. Процедура «Частота синхронизации» -определяет частоту синхронизации каждой цифровой цепи.
14. Процедура «V_I» - определяет величины Vmax, Vmin и Imax для каждой цепи, а также форму тока «triangle» или «trapezoid».
15. Процедура «Переходные процессы» -определяет время переходных процессов для сигналов в каждой цепи.
16. Процедура «Возвратная цепь» - назначает предполагаемую возвратную цепь для каждой сигнальной цепи.
17. Процедура «Возвратный путь» - находит путь возвратного тока для сигнала в сегментах каждой цепи.
18. Проанализированы все цепи? Происходит ветвление алгоритма в зависимости от того, все ли цепи проанализированы.
Как показано в [2] выполнение топологического проектирования является многогранной и комплексной задачей. Применение предложенной методики позволяет провести описание каждой цепи ПП для дальнейшего анализа и выполнения топологической верификации ЭМС и ПУ.
Литература
1. Веревкин Д. А. Комплексные методы обеспечения электромагнитной совместимости и помехоустойчивости электронных систем при сквозном проектировании / Д.А. Веревкин, О.Ю. Макаров, М.А. Ромащенко // Радиотехника. - 2012. - № 2. - С. 22-27.
2. Ромащенко, М.А. Топологическое проектирование ПП со смешанными сигналами с учетом обеспечения электромагнитной совместимости и электромагнитной устойчивости [Текст]/ М. А. Ромащенко // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. - № 10. - С. 9297.
METHODS OF NETWORK CLASSIFICATION IN PROBLEMS VERIFICATION ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY OF PCB RADIOELECTRONIC MEANS M.A. Romashchenko
The article describes the methods of the network classification connections on the PCB, which is one of the key stages in the problem of topological verification to providing the requirements of EMC and noise immunity in designs of radio electronic systems. Considered the main purpose of the methods, the structure of the characteristics signals and connections on the PCB description, defined by the contents of incoming procedures. To improve the readability of the methods presented in the form of an algorithm
Key words: electromagnetic compatibility, noise immunity, topological design, printed circuit board, network lassification
