新話題來啦！仿真與理論的完美結(jié)合---開篇

作者：一博科技高速先生成員  黃剛

高速先生其實想寫這個話題很久了，因為每年高速先生無論是在研討會上還是客戶現(xiàn)場，又或者是高速先生文章和客戶的互動中，都有很多朋友希望高速先生多介紹一些和仿真相關(guān)的知識，問得最多的問題之一就是“你們是用什么軟件進行仿真的??？”，高速先生是一直都把粉絲的需求記在心上的哈，這個話題雖然總總總會遲到，但是不會缺席哈！

高速先生決定在這個時候開展這個話題主要基于幾方面的原因哈：一是一直關(guān)注高速先生文章的老鐵們都知道，我們已經(jīng)很久很久沒有做過系列的文章了，這幾年的文章內(nèi)容都相對雜亂，內(nèi)容雖然精彩但是卻不夠系統(tǒng)，因此我們的每期小冊子出得相當有難度；二是寫仿真相關(guān)的話題需要涉及到仿真軟件，就像這個系列一樣，我們都會一直使用cadence的仿真軟件來寫，因此在每篇文章中可能都需要用到這個套件的其中一個功能，因此對高速先生來說也是一種溫故知新的機會哈；第三肯定就是時間和人力啦，高速先生團隊其實一直都處于忙碌的狀態(tài)，只不過最近新加入了不少小伙伴，然后他們也在學習仿真技術(shù)中，因此才利用這個機會分享這個系列，話題的內(nèi)容會比較適合大眾的硬件工程師、PCB工程師、測試工程師以及剛?cè)腴T的SI工程師哈！因此高速先生覺得現(xiàn)在就是開啟這個話題的最好時機了！作為開篇，高速先生先簡單的介紹下這個系列話題希望分享給朋友們什么東西。

首先SI理論永遠是入門這個行業(yè)的“內(nèi)功心法”，但是卻令不少朋友望而卻步，因為上面的理論其實都不那么容易懂，夾雜著公式、算法、理論于一體，不能靠死記硬背，更需要融會貫通，最好是能夠形象的量化出來。例如高速先生舉一個入門級的例子---傳輸線反射理論。

如上所示，我們發(fā)送一個0到1的階躍信號，鏈路上首先經(jīng)過50歐姆的串阻，然后遇到100歐姆的一定長度的傳輸線，負載是一個高阻的950歐姆電阻，問在負載端的電壓會怎么實時變化？當然很多人的第一反應(yīng)是“不就是50歐姆和950歐姆分壓，不就是0.95V嗎？”當然這個答案是對的，但是放在我們高速信號來說，他又不全對，因為它只是最后穩(wěn)態(tài)的時候才是0.95V，前面很短時間（ns級別）時一直在變化！

去求解這道題需要用什么SI理論？我們可以告訴你用的是反射的理論，阻抗遇到不匹配的節(jié)點時會反射，反射會出現(xiàn)反射系數(shù)和傳輸系數(shù)，通過幾個電路公式的推導，就能夠得到反射系數(shù)和傳輸系數(shù)的算法。

這個時候你就可以開始解這道題了，其中我們高速先生的小伙伴在初學的時候一定會畫過這么一張“反彈圖”來手寫算出來，草稿就是下面這樣子。一頓操作猛如虎，結(jié)果都還沒算到反射五（第五次反射的值）。

難，理論是真的難，通過人工的方式量化出結(jié)果來更難，這個時候大家就會遇到了第二個難點了，想通過仿真解決但是仿真軟件該怎么使用，怎么通過精確的搭建仿真模型來得出人工難以算出的結(jié)果。還是上面那道題，如果我們會搭建這么一個仿真鏈路的話，那出結(jié)果也就是幾秒的事情了。

這個時候我們只需要做一個時域的仿真，就可以獲得在負載端的結(jié)果，如下所示：

可以看到在若干次之后已經(jīng)不斷的逼近我們一開始的答案0.95V了，但是對于高速先生，前面的波動才是我們需要去關(guān)注的。。。

最后一個問題，仿真能解決什么實際問題呢？同樣還是以上面的這個反射理論來舉例子，我們遇到過某個網(wǎng)口產(chǎn)品項目中，千兆網(wǎng)不能順利的link上，主要定位到了CPU到PHY的這一組RGMII走線通道上，該走線通道中間串有串阻。

一開始電阻的選型為22歐姆，然后板子出現(xiàn)千兆網(wǎng)link不上的問題，我們經(jīng)過波形測試后發(fā)現(xiàn)，波形在上下閾值判斷的位置出現(xiàn)臺階，影響了接收端的判斷。

我們通過搭建鏈路仿真，的確有仿真出測試點上有這樣的一個臺階，并而在仿真時可以掃描這個22歐姆串阻的值，發(fā)現(xiàn)改為0歐姆之后臺階會往高低電平去移動，也就是會遠離閾值的電平位置，于是建議客戶換上0歐姆串阻試試，結(jié)果調(diào)試就能夠成功link上千兆速率了。最后客戶補充一個0歐姆串阻的測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)和仿真高度一致，臺階位置移動了，遠離了閾值電平，判別沒有問題了。

對，我們這系列的文章會以這樣的形式來呈現(xiàn)給粉絲們，讓SI理論更容易被大家理解，也讓大家明白SI仿真的意義和重要性。高速先生初步規(guī)劃會覆蓋到包括傳輸線、反射端接、串擾這些基本理論的闡述，另外還包括一些與產(chǎn)品項目相關(guān)的理論，例如DDR方面、電源方面、高速串行方面、封裝仿真設(shè)計方面等內(nèi)容，當然也希望更多的覆蓋到粉絲們的需求，大家可以在問題后面留言，告訴高速先生你們最期待的是哪方面內(nèi)容，我們可以根據(jù)你們的需求隨時調(diào)整哈，我們也會截取幾條最有文采的留言，給予一份驚喜而美麗（簡稱精美）的小禮品哈！那開篇就講到這里咯，敬請期待該系列后面的文章。