基于信号完整性分析的高速数字PCB的设计方法

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本文介绍了一种基于信号完整性计算机分析的高速数字信号PCB板的设计方法。在这
种设计方法中，首先将对所有的高速数字信号建立起PCB板级的信号传输模型，然后通过
7 Y, s; Z# ^; W6 h7 k8 z9 Z+ s对信号完整性的计算分析来寻找设计的解空间，最后在解空间的基础上来完成PCB板的设
4 S0 J6 l# a6 R* s/ n0 T# ~6 I计和校验。
9 t3 ~! M( B+ Z7 ^随着集成电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加，信号完整性已经成为高速数字
PCB设计必须关心的问题之一。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高
3 O6 [% S6 N) G8 ~& b! w速信号的布线等因素，都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不工
作。
! a5 g& l6 o1 \" n2 |如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信号完整性的因素，并采取有效的控制措施,
已经成为当今PCB设计业界中的-一个热门课题。基于信号完整性计算机分析的高速数字
. N. m2 y4 e) h, U' W! @PCB板设计方法能有效地实现PCB设计的信号完整性。
" w: }% r$ k  ?/ {1.信号完整性问题概述
信-号完整性(SI)是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中
信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC,则该电路具有较好的信号完整性。
反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题
3 v' h9 k; \7 r* g; D主要表现为5个方面:延迟、反射、串扰、同步切换噪声(SSN)和电磁兼容性(EMI)。
延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收
3 D/ C  Q; E( [! p  s: R端，其间存在一个传输延迟。信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系统中，
传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。
另外，当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配
- A3 N; i1 h0 b$ {2 e时，信号到达接收端后有- - 部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至
( K3 i) C  I$ @  j' \" W出现信号的过冲和下冲。信号如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。
由于PCB板上的任何两个器件或导线之间都存在互容(nutual capacitance)和互感，当
一个器件或- -根导线上的信号发生变化时，其变化会通过互容和互感影响其它器件或导
线，即串扰。串扰的强度取决于器件及导线的几何尺寸和相互距离。
$ V& T0 H2 n. P: w, o( a+ \% o' W当PCB板上的众多数字信号同步进行切换时(如CPU的数据总线、地址总线等)，由于
电源线和地线上存在阻抗，会产生同步切换噪声，在地线上还会出现地平面反弹噪声(简称
( n" f8 C6 C) L地弹)。SSN 和地弹的强度也取决于集成电路的I0特性、PCB板电源层和地平面层的阻抗
  Y& D0 S- ]- ?* H- t4 {: C3 t以及高速器件在PCB板上的布局和布线方式。

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本文介绍了一种基于信号完整性计算机分析的高速数字信号PCB板的设计方法。在这 种设计方法中，首先将对所有的高速数字信号建立起PCB板级的信号传输模型，然后通过 对信号完整性的计算分析来寻找设计的解空间，最后在解空间的基础上来完成PCB板的设 计和校验。

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seraph1001

是书籍吗？看架势似乎是哦

yueer99

学习下。谢谢！
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