Ein Wechselspiel aus Analog- und Feldsimulation

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Schnelle und fehlerfreie Datenübertragung

Die Hauptaufgabe von digitaler Elektronik ist natürlich die schnelle und fehlerfreie Datenverarbeitung, was die fehlerfreie Übertragung von Daten zwischen verschiedenen ICs erfordert. Hierfür sind je nach Anwendung verschiedene Technologien und Protokolle verfügbar, zum Beispiel die DDR3/4 (Double Data Rate), PCI Express und USB 3.0.

Bei all diesen Technologien werden die Daten als Bit-Folgen in Form von transienten Spannungsverläufen über die Signalleitungen übertragen. Hierbei gelten Spannungssignale, die größer als eine gegebene Spannung sind, als 1 und Spannungen, die kleiner als eine andere, kleinere Spannung sind, als 0.

Bei sehr hohen Datenraten beeinflussen die Übertragungswege die Signalqualität sehr stark und die idealerweise trapezförmigen Signale degenerieren zu runderen Spannungsverläufen. Die Signalqualität kann hier zum Beispiel mit Hilfe von Datenaugen (Bild 2), die eine Überlagerung sehr vieler Intervalle von einer Bit-Länge eines digitalen Signals darstellen, beziehungsweise mit Hilfe von Bit-Fehler-Raten (BER).

Mittels ANSYS SIwave lassen sich äußerst effizient Simulationen durchführen, um die Signalintegrität zu bewerten. Hierbei werden automatisiert sowohl die benötigten S-Parameter des Schaltungslayouts berechnet als auch ein Schematic für eine Systemsimulation aufgebaut. Die Systemsimulation berücksichtigt das Übertragungsverhalten der Leiterplatte. Sender und Empfänger können in Form von IBIS-AMI-Modellen, SPICE-Modellen oder als idealisierte generische Modelle integriert werden. Außerdem wird mit einer realistischen Spannungsversorgung gearbeitet.

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