محتوای دوره آموزشی طراحی، تحلیل و شبیه‌سازی کامپیوترهای تَک‌بُردی و سخت‌افزارهای پر سرعت دیجیتال
اهداف دوره:
• آشنایی با اصول طراحی مدارهای پرسرعت دیجیتال
• کسب توانایی طراحی یک کامپیوتر تک بردی پر سرعت دیجیتال در سطح شماتیک و بُرد
• کسب توانایی تحلیل الکتریکی مدارهای پرسرعت دیجیتال در سطح شماتیک و بُرد
• آشنایی کامل با المان¬های جانبی پرسرعت در کامپیوترهای تک‌بردی
• کسب توانایی کار با نرم افزارهای Cadence PCB Router و Hyperlynx و CST PCB Studio
پیش‌نیاز:
آشنایی مقدماتی با Embedded Systems و نرم افزار Altium و طراحی PCB
سرفصل مطالب:
• اصول طراحی مدارهای دیجیتال فرکانس بالا
تعریف Signal Integrity، پالس، Power Integrity و غیره، مباحث مربوط به خطوط انتقال شامل امپدانس مشخصه، تلفات و پهنای باند و غیره، معرفی نرم‌افزارهای شبیه‌سازی
• بررسی عوامل مؤثر روی سیگنال‌های پرسرعت
مواد تشکیل‌دهنده برد (ورق مس، رزین و…)، توپولوژی‌های ساخت برد، وایاها، شکل مسیرها، اثر چاپ محافظ، مفهوم مسیر برگشت جریان، تأخیر امپدانسی، محاسبه تضعیف خطوط انتقال، تفاوت خطوط Stripline و Microstrip، بازتاب سیگنال، انواع Termination، مسأله Simultaneous Switching Noise روی خطوط ولتاژ و نحوه مهار آن
• شروع طراحی یک کامپیوتر تک‌بردی بر پایه FPGA
انتخاب توپولوژی، انتخاب قطعات مختلف شامل FPGA، حافظه‌های مختلف (DDR/DDR2/DDR3/FLASH)، المان‌های ارتباطی مختلف شامل USB/LAN/SATA، خروجی تصویر، استفاده از ADC/DAC پر سرعت
• پیاده‌سازی طراحی در Altium
طراحی شماتیک و المان‌های جانبی حافظه‌های DDR/DDR2/DDR3، قراردادن Termination، تعریف انواع کلاس، تعریف انواع قوانین مربوط به تحلیل مدارهای پرسرعت، جانمایی المان‌ها، قراردادن مناسب خازن‌ها، رساندن تغذیه به المان‌ها، طراحی Stack Up، استفاده از عرض مناسب برای خطوط، انواع تکنیک‌های کشیدن مسیرهای پر سرعت و غیره
• استفاده از AutoRoute توسط نرم‌افزار Cadence
• شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار Hyperlynx
معرفی فایل IBIS و نحوه دسترسی آن برای المان‌های مختلف، شبیه‌سازی Signal Integrity و Power Integrity، معرفی نحوه Thermal Analysis در Hyperlynx، استخراج مقادیر مناسب برای Termination خطوط آدرس و داده و کلاک و غیره
• معرفی نرم‌افزار CST PCB Studio و نحوه شبیه‌سازی با آن
• اعمال تغییرات حاصل از نتایج شبیه‌سازی‌ها روی برد، نهایی‌کردن و آماده‌سازی برای ساخت
• آشنایی با اصول طراحی مدارهای پرسرعت دیجیتال
• کسب توانایی طراحی یک کامپیوتر تک بردی پر سرعت دیجیتال در سطح شماتیک و بُرد
• کسب توانایی تحلیل الکتریکی مدارهای پرسرعت دیجیتال در سطح شماتیک و بُرد
• آشنایی کامل با المان¬های جانبی پرسرعت در کامپیوترهای تک‌بردی
• کسب توانایی کار با نرم افزارهای Cadence PCB Router و Hyperlynx و CST PCB Studio
پیش‌نیاز:
آشنایی مقدماتی با Embedded Systems و نرم افزار Altium و طراحی PCB
سرفصل مطالب:
• اصول طراحی مدارهای دیجیتال فرکانس بالا
تعریف Signal Integrity، پالس، Power Integrity و غیره، مباحث مربوط به خطوط انتقال شامل امپدانس مشخصه، تلفات و پهنای باند و غیره، معرفی نرم‌افزارهای شبیه‌سازی
• بررسی عوامل مؤثر روی سیگنال‌های پرسرعت
مواد تشکیل‌دهنده برد (ورق مس، رزین و…)، توپولوژی‌های ساخت برد، وایاها، شکل مسیرها، اثر چاپ محافظ، مفهوم مسیر برگشت جریان، تأخیر امپدانسی، محاسبه تضعیف خطوط انتقال، تفاوت خطوط Stripline و Microstrip، بازتاب سیگنال، انواع Termination، مسأله Simultaneous Switching Noise روی خطوط ولتاژ و نحوه مهار آن
• شروع طراحی یک کامپیوتر تک‌بردی بر پایه FPGA
انتخاب توپولوژی، انتخاب قطعات مختلف شامل FPGA، حافظه‌های مختلف (DDR/DDR2/DDR3/FLASH)، المان‌های ارتباطی مختلف شامل USB/LAN/SATA، خروجی تصویر، استفاده از ADC/DAC پر سرعت
• پیاده‌سازی طراحی در Altium
طراحی شماتیک و المان‌های جانبی حافظه‌های DDR/DDR2/DDR3، قراردادن Termination، تعریف انواع کلاس، تعریف انواع قوانین مربوط به تحلیل مدارهای پرسرعت، جانمایی المان‌ها، قراردادن مناسب خازن‌ها، رساندن تغذیه به المان‌ها، طراحی Stack Up، استفاده از عرض مناسب برای خطوط، انواع تکنیک‌های کشیدن مسیرهای پر سرعت و غیره
• استفاده از AutoRoute توسط نرم‌افزار Cadence
• شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار Hyperlynx
معرفی فایل IBIS و نحوه دسترسی آن برای المان‌های مختلف، شبیه‌سازی Signal Integrity و Power Integrity، معرفی نحوه Thermal Analysis در Hyperlynx، استخراج مقادیر مناسب برای Termination خطوط آدرس و داده و کلاک و غیره
• معرفی نرم‌افزار CST PCB Studio و نحوه شبیه‌سازی با آن
• اعمال تغییرات حاصل از نتایج شبیه‌سازی‌ها روی برد، نهایی‌کردن و آماده‌سازی برای ساخت
