專利名稱：印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種信號時間延遲評估系統(tǒng)及方法，特別是關(guān)于ー種印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)行電路布線的信號時間延遲評估時，最在意的特性即為數(shù)據(jù)(DATA)信號線與頻率(CLOCK)信號線的相對長度是否相當(dāng)，以保持信號的時序關(guān)系正確。然而在真正電路布線中，信號時間延遲受相當(dāng)多因素影響，例如穿孔、串音效應(yīng)、PCB材料、迭板結(jié)構(gòu)等影響，并不適合由一般常用大約每秒產(chǎn)生6mil長度時間延遲的粗略估算關(guān)系進(jìn)行估算。一般而言，為了保持頻率信號工作正常，PCB板繞線時必需規(guī)范DATA信號線與 CLOCK信號線長度能夠等長，但實(shí)際卻無法做到。因此，一般設(shè)計常規(guī)定DATA信號線以及CLOCK信號線的相對長度必須在一定范圍內(nèi)，否則很容易造成頻率問題，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)作失效。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供ー種印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)及方法，能夠分析印刷電路板上數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的相對長度是否相當(dāng)，從而保持印刷電路板中布線信號的時序關(guān)系正確。所述的信號群延遲分析系統(tǒng)，安裝并運(yùn)行于計算機(jī)中，該計算機(jī)連接有信號量測設(shè)備以及顯示設(shè)備。該系統(tǒng)包括s參數(shù)矩陣創(chuàng)建模塊，用于利用信號量測設(shè)備從印刷電路板量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)，以及利用電路模擬軟件將根據(jù)S參數(shù)構(gòu)建S參數(shù)矩陣；s參數(shù)差模分析模塊，通過分析S參數(shù)矩陣的S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的連接端ロ，從S參數(shù)矩陣中分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模；群延遲計算模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率和S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲，以及根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率和S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲；群延遲分析模塊，用于計算第一群延遲與第二群延遲的群延遲時間差，判斷群延遲時間差是否符合設(shè)計要求，當(dāng)群延遲時間差不符合設(shè)計要求吋，將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的群延遲顯示在顯示設(shè)備上。所述的信號群延遲分析方法包括步驟利用信號量測設(shè)備從印刷電路板量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)，并利用電路模擬軟件根據(jù)S參數(shù)構(gòu)建S參數(shù)矩陣；通過分析S參數(shù)矩陣的S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的連接端ロ ；從S參數(shù)矩陣中分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模；根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率和S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲；根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率和S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲；計算第一群延遲與第二群延遲的群延遲時間差；判斷群延遲時間差是否符合設(shè)計要求；當(dāng)群延遲時間差不符合設(shè)計要求吋，將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的群延遲顯示在顯示設(shè)備上。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的信號群延遲分析系統(tǒng)及方法，能夠分析印刷電路板上的數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的信號群延遲，以便估算數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的相對長度是否相當(dāng)，從而保持印刷電路板中布線信號的時序關(guān)系正確。


圖I是本發(fā)明印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)較佳實(shí)施例的架構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明印刷電路板的信號群延遲分析方法較佳實(shí)施例的流程圖。圖3是印刷電路板的一組數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的實(shí)例示意圖。主要元件符號說明計算機(jī)I
信號群延遲分析系統(tǒng)10S參數(shù)矩陣創(chuàng)建模塊101S參數(shù)差模分析模塊102群延遲計算模塊103群延遲分析模塊104信號量測設(shè)備2顯示設(shè)備3中央處理器11存儲器12如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)ー步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，是本發(fā)明印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)10較佳實(shí)施例的架構(gòu)圖。所述的印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)包括,但不僅限于,計算機(jī)主機(jī)板、游戲機(jī)、家用電器的電路板。所述的信號群延遲(Signal Group Delay)定義為姆ー個信號對應(yīng)每個頻率的延遲時間，其用信號傳輸信道相位對頻率的斜率變化來表示。在本實(shí)施例中，信號傳輸信道包括數(shù)據(jù)(DATA)信號線與頻率(CLOCK)信號線，參考圖3所示，在印刷電路板布線時，數(shù)據(jù)信號線可能有多組，而時鐘信號線一般僅有一組。數(shù)據(jù)信號線用于印刷電路板中電子元件之間的數(shù)據(jù)傳輸，時鐘信號線用于傳輸控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率信號。在本實(shí)施例中，所述的信號群延遲分析系統(tǒng)10安裝并運(yùn)行于計算機(jī)I中，用于分析數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的信號群延遲來估算數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的相對長度是否相當(dāng)，從而保持印刷電路板中布線信號的時序關(guān)系正確。所述的計算機(jī)I連接有信號量測設(shè)備2以及顯示設(shè)備3,該計算機(jī)I還包括中央處理器(Central Processing Unit,CPU) 11以及存儲器12。在本實(shí)施例中，所述的信號群延遲分析系統(tǒng)10包括S參數(shù)矩陣創(chuàng)建模塊101、S參數(shù)差模分析模塊102、群延遲計算模塊103以及群延遲分析模塊104。本發(fā)明所稱的模塊是指一種能夠被計算機(jī)I的中央處理器11所執(zhí)行并且能夠完成固定功能的一系列計算機(jī)程序段，其存儲于計算機(jī)I的存儲器12中。所述的S參數(shù)矩陣創(chuàng)建模塊101用于利用信號量測設(shè)備2從印刷電路板中量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的多組S參數(shù)，并利用電路模擬軟件將該多組S參數(shù)構(gòu)建ー個S參數(shù)矩陣。所述的S參數(shù)是一種反應(yīng)信號頻率特性的電氣參數(shù)，其包括反射參數(shù)、近端串?dāng)_參數(shù)以及遠(yuǎn)程串?dāng)_參數(shù)。每ー參數(shù)包含幅度和相位，幅度和相位曲線會隨著信號頻率的變化而變化。電路模擬軟件能夠在給定集成電路結(jié)構(gòu)以及電子元件參數(shù)的條件下模擬出集成電路并計算電路的性能，例如Hspice集成電路模擬程序。所述的S參數(shù)差模分析模塊102用于通過分析S參數(shù)矩陣的S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端ロ連接關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端ロ連接關(guān)系為非標(biāo)準(zhǔn)連接端ロ關(guān)系吋，S參數(shù)差模分析模塊102將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端ロ連接關(guān)系定義為標(biāo)準(zhǔn)連接關(guān)系埠。參考圖3所示，將連接端ロ I與連接端ロ 3連接，并規(guī)整為數(shù)據(jù)信號線L13及其對應(yīng)的時鐘信號線S13 ;將連接端ロ 2與連接端ロ 4連接，并規(guī)整為數(shù)據(jù)信號線L24及其對應(yīng)的時鐘信號線S24。所述的S參數(shù)差模分析模塊102還用于從S參數(shù)矩陣中分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差摸。在本實(shí)施例中，S參數(shù)差模分析模塊102從S參數(shù)矩陣中分析出差模輸入損耗(Differential Insertion Loss)，例如表示為 SDD11、SDD12、SDD21 以及 SDD22， 其中，差模輸入損耗SDD21即為數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差摸。所述的群延遲計算模塊103用于根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率以及S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲，以及根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率以及S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲。在本實(shí)施例中，當(dāng)S參數(shù)差模分析模塊102取得數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模SDD21時，由于SDD21為復(fù)數(shù)(complex number)，因此可分解為頻率大小與相位兩部份，取出SDD21的相位部份φ(ω)，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸頻率ωι以及時鐘頻率
按照如下微分公式
r⑷=——-~ hco即可分別計算出數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲τ Jco)，以及時鐘信號線的第二群延遲 τ 2(ω)。所述的群延遲分析模塊104用于計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲與時鐘信號線的第二群延遲的群延遲時間差。在本實(shí)施例中，群延遲時間差TD = I τ J(O)-T2(CO)し即為第一群延遲與第二群延遲的差之絕對值。所述的群延遲分析模塊104還用于判斷群延遲時間差是否符合設(shè)計要求。所述的設(shè)計要求是由印刷電路板上各電子元件的頻率性能決定的，其一般為規(guī)定在ー個延遲時間范圍以內(nèi)，例如規(guī)定每秒至多產(chǎn)生6mil長度時間延遲。當(dāng)群延遲時間差不符合設(shè)計要求時，群延遲分析模塊104將印刷電路板的數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的群延遲顯示在顯示設(shè)備3上，以供設(shè)計者在進(jìn)行印刷電路板布線時參考。如圖2所示，是本發(fā)明印刷電路板的信號群延遲分析方法較佳實(shí)施例的流程圖。在本實(shí)施例中，本發(fā)明所述的方法能夠分析數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的信號群延遲來估算數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的相對長度是否相當(dāng)，從而保持印刷電路板中布線信號的時序關(guān)系正確。步驟S21，S參數(shù)矩陣創(chuàng)建模塊101利用信號量測設(shè)備2從印刷電路板中量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的多組S參數(shù)，并利用電路模擬軟件將該多組S參數(shù)構(gòu)建ー個S參數(shù)矩陣。所述的S參數(shù)是一種反應(yīng)信號頻率特性的電氣參數(shù)，其包括反射參數(shù)、近端串?dāng)_參數(shù)以及遠(yuǎn)程串?dāng)_參數(shù)。每ー參數(shù)包含幅度和相位，幅度和相位曲線會隨著信號頻率的變化而變化。步驟S22，S參數(shù)差模分析模塊102通過分析S參數(shù)矩陣的S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端ロ連接關(guān)系。在本實(shí)施例中，當(dāng)數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端ロ連接關(guān)系為非標(biāo)準(zhǔn)連接關(guān)系時，參數(shù)差模分析模塊102分別將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端ロ連接關(guān)系定義為標(biāo)準(zhǔn)連接關(guān)系埠。參考圖3所示，將連接端ロ I與連接端ロ 3連接，并規(guī)整為數(shù)據(jù)信號線L13及其對應(yīng)的時鐘信號線S13 ;將連接端ロ 2與連接端ロ 4連接，并規(guī)整為數(shù)據(jù)信號線L24及其對應(yīng)的時鐘信號線S24。步驟S23，S參數(shù)差模分析模塊102從S參數(shù)矩陣中分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差摸。在本實(shí)施例中，S參數(shù)差模分析模塊102從S參數(shù)矩陣中分析出差模輸入損耗，例如表示為SDDlI、SDD12、SDD21以及SDD22，其中，差模輸入損耗SDD21即為數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差摸。步驟S24，群延遲計算模塊103根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率以及S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲。步驟S25，群延遲計算模塊103根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率以及S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲。在本實(shí)施例中，當(dāng)S參數(shù)差模分析模塊102取得數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模SDD21吋，由于SDD21為復(fù)數(shù)(complex number)，因此可分解為頻率大小與相位兩部份,取出SDD21的相位部份φ(ω)，并根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸頻率
ωι以及時鐘頻率ω2按照如下微分公式
權(quán)利要求
1.一種印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)，運(yùn)行于計算機(jī)中，該計算機(jī)連接有信號量測設(shè)備以及顯示設(shè)備，其特征在于，該系統(tǒng)包括 S參數(shù)矩陣創(chuàng)建模塊，用于利用信號量測設(shè)備從印刷電路板量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的多組S參數(shù)，以及利用電路模擬軟件根據(jù)S參數(shù)構(gòu)建一個S參數(shù)矩陣； S參數(shù)差模分析模塊，通過分析S參數(shù)矩陣的S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端口連接關(guān)系，以及從S參數(shù)矩陣中分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模； 群延遲計算模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率和S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲，以及根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率和S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲； 群延遲分析模塊，用于計算第一群延遲與第二群延遲的群延遲時間差，判斷群延遲時間差是否符合設(shè)計要求，當(dāng)群延遲時間差不符合設(shè)計要求時，將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的群延遲顯示在顯示設(shè)備上。
2.如權(quán)利要求I所述的信號群延遲分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的S參數(shù)差模分析模塊還用于當(dāng)數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端口連接關(guān)系為非標(biāo)準(zhǔn)端口連接關(guān)系時將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端口連接關(guān)系定義為標(biāo)準(zhǔn)端口連接關(guān)系。
3.如權(quán)利要求I所述的信號群延遲分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的群延遲計算模塊將S參數(shù)差模分解為頻率大小與相位兩部份，將相位部份對數(shù)據(jù)傳輸頻率進(jìn)行微分計算出數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲，以及將相位部份對時鐘頻率進(jìn)行微分計算出時鐘信號線的第二群延遲。
4.如權(quán)利要求I所述的信號群延遲分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的S參數(shù)是一種信號頻率特性的電氣參數(shù)，其隨著信號頻率的變化而變化。
5.如權(quán)利要求I所述的信號群延遲分析系統(tǒng)，其特征在于，所述的電路模擬軟件是一種在給定集成電路結(jié)構(gòu)以及電子元件參數(shù)的條件下模擬出集成電路并計算集成電路性能的電路模擬程序。
6.一種印刷電路板的信號群延遲分析方法，應(yīng)用于計算機(jī)中，該計算機(jī)連接有信號量測設(shè)備以及顯示設(shè)備，其特征在于，該方法包括 利用信號量測設(shè)備從印刷電路板量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的多組S參數(shù)，并利用電路模擬軟件根據(jù)S參數(shù)構(gòu)建一個S參數(shù)矩陣； 通過分析S參數(shù)矩陣的S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端口連接關(guān)系； 從S參數(shù)矩陣中分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模； 根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率和S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲； 根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率和S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲； 計算第一群延遲與第二群延遲的群延遲時間差； 判斷群延遲時間差是否符合設(shè)計要求；以及 當(dāng)群延遲時間差不符合設(shè)計要求時，將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的群延遲顯示在顯示設(shè)備上。
7.如權(quán)利要求6所述的信號群延遲分析方法，其特征在于，該方法還包括步驟 當(dāng)數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端口連接關(guān)系為非標(biāo)準(zhǔn)端口連接關(guān)系時，將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的端口連接關(guān)系定義為標(biāo)準(zhǔn)端口連接關(guān)系。
8.如權(quán)利要求6所述的信號群延遲分析方法，其特征在于，所述的S參數(shù)差模分解為頻率大小與相位兩部份，所述的第一群延遲是將相位部份對數(shù)據(jù)傳輸頻率進(jìn)行微分計算得出，所述的第二群延遲是將相位部份對時鐘頻率進(jìn)行微分計算得出。
9.如權(quán)利要求6所述的信號群延遲分析方法，其特征在于，所述的S參數(shù)是一種反應(yīng)信號頻率特性的電氣參數(shù)，其隨著信號頻率的變化而變化。
10.如權(quán)利要求6所述的信號群延遲分析方法，其特征在于，所述的電路模擬軟件是一種在給定集成電路結(jié)構(gòu)以及電子元件參數(shù)的條件下模擬出集成電路并計算集成電路性能的電路模擬程序。
全文摘要
一種印刷電路板的信號群延遲分析系統(tǒng)及方法，該方法包括步驟從印刷電路板量測數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)；通過分析S參數(shù)來規(guī)整數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的連接端口；分析出數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的S參數(shù)差模；根據(jù)數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)傳輸頻率和S參數(shù)差模計算數(shù)據(jù)信號線的第一群延遲；根據(jù)時鐘信號線的時鐘頻率和S參數(shù)差模計算時鐘信號線的第二群延遲；計算第一群延遲與第二群延遲的群延遲時間差；當(dāng)群延遲時間差不符合設(shè)計要求時，將數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的群延遲顯示在顯示設(shè)備上。本發(fā)明能夠估算數(shù)據(jù)信號線與時鐘信號線的相對長度是否相當(dāng)，從而保持印刷電路板中布線信號的時序關(guān)系正確。
文檔編號G06F17/50GK102854451SQ201110178960
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者謝博全, 陳俊仁, 賴盈佐, 張恩碩 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司