高速PCB板级信号完整性问题研究

高速PCB板级信号完整性问题研究作者：胡海欣学位授予单位：国防科学技术大学研究生院参考文献(33条)1.高速PCB的互连综合[期刊论文]-计算机工程与设计2000(5)2.曹跃胜IBIS模型与高速PCB设计分析[会议论文]20033.张绍军.黄振高速数字系统中的信号完整性及实施方案2003(03)4.CadencePCB产品手册20025.Star-HspiceManuals.Avant!CorporationandAvant!Subsidiary19986.ANSI/EIA-656-AStandard,I/OBufferInformationSpecification(IBIS)Version3.27.Hyperlynxv6.0Manua20018.PeterAlfke.PrintedCircuitBoardConsiderations9.HowardJohnson.MartinGrahamHigh--SpeedDigitalDesign200310.PozarDavidMMicrowaveEngineering199811.朱建清电磁波工程200012.王秉中计算电磁学200313.葛瑞表面安装和高密度印制线路板199714.林金堵现代印制电路新进技术200315.ISAnalysisUser'sGuideLineSimEMCandBoardSimEMC,HyperLynxV6.016.PozarDavidMMicrowaveEngineering199817.AlteraCorporationHigh-SpeedBoardDesigns200118.JohnFChappel.SafwatGZakyISandTimingDesignforIncreasedReliabilityinDigitalSystems1997(02)19.SteveKauferControllingcrosstalkinhigh-speeddigitalsystems199920.YaochaoYang.JohnRBrewsCrosstalkEstimateforCMOS-TerminatedRLCInterconnections1997(01)21.杨晓平.李征帆高速芯片封装结构的同步开关噪声分析及抑制[期刊论文]-上海交通大学学报2001(6)22.谭磊数字信号完整性和信号恢复[期刊论文]-电子产品世界2001(9)23.陈军.王虎.国大伟信号完整性问题及其解决方法[期刊论文]-电子产品世界2001(23)24.吴正娴微波原理199525.李新.张琳利用CadenceAllegro进行PCB级的信号完整性仿真[期刊论文]-现代电子技术2002(6)26.StephenHHall.GarrettWHall.JamesAMcCallHigh-SpeedDigitalSystemDesign200027.HowardJohnson.MartinGrahamHigh-SpeedDigitalDesign-AHandbookofBlackMagic199328.DrLynneGreenModelingandSimulationforSignalIntegrity200029.李元山高难度PCB的生产与设计1995(06)30.李元山制作高性能PCB的捷径1995(12)31.钱振宇产品的电磁兼容性设计(连载)200032.SystemDesignandlayoutTechniquesforNoiseReductioninhighspeedSystem.MotorlaApplicationNote.AN125933.廖承恩微波技术基础1998相似文献(10条)1.期刊论文吕昂.王晓勇基于Protel的信号完整性分析-浙江万里学院学报2003,16(4)文章讲述了信号完整性包含的内容、解决措施;介绍了利用Protel对PCB板进行信号完整性分析,并通过Protel仿真给出采用端接技术后信号质量的提高.2.学位论文郑常斌PCB信号完整性分析与设计2008为了满足人们对电子设备小型化和多功能化的要求，现代印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)正向高速、高密度、高集成度的方向发展。当信号速率和元器件密度提高到一定程度时，PCB上的寄生效应会在传输信号上引起噪声和干扰，使得信号完整性问题变得越来越突出。如果没有良好的信号完整性，PCB就不能良好的工作，甚至根本不能工作。这就要求在电子产品开发的PCB设计阶段就必须进行良好的信号完整性设计。因此，研究如何做好PCB信号完整性分析与设计成为了PCB设计领域内的一个研究热点。信号完整性(SignalIntegrity，SI)问题主要包括串扰、信号反射和电磁干扰。针对PCB设计中的实际问题，本论文主要对串扰和反射做了深入的研究，并对PCB信号完整性分析与设计方法做了全面的探讨。论文的主要工作如下：1．简要分析了串扰机理，利用HyperLynx研究了PCB微带线和带状线情况下的前向串扰和后向串扰，仿真发现带状线下的串扰要显著低于微带线下的串扰。2．应用HFSS(HighFrequencyStructureSimulator)建立了两条平行微带线间串扰的仿真模型，进而研究了PCB微带线间的串扰随信号频率、并行长度、线间距离、参考层高度等参数的变化而变化的规律，并根据研究结果指出通过减小并行长度、增大线间距离、减小参考层高度可以有效地抑制串扰；此外，提出了应用“隔离带”减小串扰的方法，仿真显示良好接地的隔离带可以有效地降低信号线间的串扰。3．PCB设计过程中，密集的过孔导致参考层不完整、模拟地和数字地隔离而在参考层上形成缝隙是经常遇到的两种情况。针对这种情况，本文研究了信号线跨越缝隙时的串扰。研究发现当信号线跨越参考层上的缝隙时，串扰会显著恶化。然后通过仿真验证了在信号线正下方为信号提供良好的电连接作为回流路径可以有效地减小串扰。4．分析了信号反射的形成机理，比较了抑制信号反射的终端阻抗匹配端接技术，并给出了不同终端阻抗匹配端接技术抑制信号反射的仿真结果。通过以上研究工作，论文得出了解决PCB上的串扰和信号反射等信号完整性问题的方法和设计规则，对PCB工程设计具有一定的指导意义。3.期刊论文周鹏.刘会衡.黄秋元.祁存荣.ZhouPeng.LiuHuiheng.HuangQiuyuan.QiCunrong高速ECL数字电路中的端接技术-三峡大学学报（自然科学版）2005,27(3)高速数字电路中,各级电路在端接很容易出现信号完整性问题.串行端接是一种在源端进行阻抗匹配的端接技术,使得接收器可以收到完整的信号电压.戴维南并行端接可以有效地抑制过冲和欠冲,使得信号的摆幅缩小,增强了系统的噪声容限.采用上述的端接技术可在高速数字电路中实现信号的完整性传输.4.学位论文杨洪军信号完整性分析及其在高速PCB设计中的应用2006本文对信号完整性分析及其在高速PCB设计中的应用进行了研究。文章首先介绍了传输线理论，详细分析了高速PCB设计中的信号完整性问题，包括反射、串扰、同步开关噪声等，然后利用MentorGraphics公司的EDA软件HyperLynx对给定电路模型进行了反射、串扰仿真，并给出了通过端接技术减小反射的仿真波形和通过改变传输线参数对串扰的影响的仿真波形，最后总结了解决反射、串扰和同步开关噪声的措施，并介绍了基于信号完整性分析的高速PCB板设计流程。5.学位论文周传璘高速数字电路设计中信号完整性分析与研究2005文章对高速数字电路设计中的信号完整性作了比较详细的分析与研究.主要内容是:介绍了分析和研究高速数字电路设计中信号完整性基础理论,包括高速电路理论、电磁场理论和传输线理论;在理论上分析了产生反射、串扰和同步开关噪声的原因;在实践上,利用了IBIS模型,结合Mentor公司的Hyperlynx仿真软件对给定电路模型进行反射、串扰仿真,并给出了通过端接技术减小反射的仿真波形和通过改变传输线间的距离和传输线长度对串扰的影响的仿真波形.总结了解决反射、串扰和同步开关噪声的方案或措施;探讨了高速数字电路设计中进行信号完整性仿真分析的策略.6.期刊论文张波.张焕春.经亚枝基于SHARC的高速数字电路系统设计技术研究-半导体技术2002,27(2)介绍了有关高速数字信号处理器ADSP2106X电路设计中的几种非理想因素及其产生机理.通过对高速电路系统设计技术的研究,提出信号互连采用传输线结构,用适当的端接技术与合理的布局抑制信号反射和串扰,并进行了信号完整性分析和仿真.7.学位论文彭元杰高速电路信号完整性分析2007随着现代电子技术的迅速发展，高速电路的应用范围也在日益扩大，系统时钟频率在迅速提高。由于上升时间的加快和电路集成度的不断增加，印制电路板的线迹互连和板层特性对系统电气性能的影响越来越突出，引发了很多信号完整性问题。互连关系在低频电路设计中可视为集总参数，线迹互连和板层特性的影响可以不考虑。但是，高速电路中的互连线已经成为具有分布参数的传输线，印制电路板材料的介电常数也影响着电路系统的性能，从而出现反射、串扰、和同步开关噪声等信号完整性问题，造成了信号失真、时序混乱、数据错误以及系统误触发等严重的后果。信号完整性理论的逐步完善为解决这些问题提供了理论依据，而仿真软件的发展则给电路设计者提供了一把利刃。用基本理论作指导，仿真软件为工具，就可以在产品生产之前尽可能早地发现信号完整性问题隐患，最大限度地减少因为信号完整性问题而导致的产品设计失败的概率，使产品一次开发成功成为可能，大大缩短开发周期，降低开发成本。论文对高速电路设计中的信号完整性问题作了理论研究与实际仿真。有以下的基本内容：研究了信号完整性的基本理论，包括高速电路理论、电磁场理论和传输线理论。用建模的方式分析了反射形成的机理，提出了各种改善反射的端接措施。研究了电容矩阵与电感矩阵，用来描述串扰；用耦合解释了串扰原理。介绍了本文的仿真软件Hyperlynx和仿真模型。在熟练掌握Hyperlynx软件的基础上，对这些内容做了仿真分析：多种情况的反射现象、多种参数对反射的影响、电容矩阵与电感矩阵的求解、耦合电磁场的模拟、各种串扰的分析等。理论分析与仿真实践都表明：端接技术对改善高速电路中的信号反射效果非常明显；提出的减少串扰的布线策略是可行的；由矩阵可以计算耦合线的串扰。从而提供了较完备的高速电路反射与串扰的分析策略。8.期刊论文王爱珍.WANGAizhen高速数字PCB板设计中的信号完整性分析-现代电子技术2009,32(1)当今飞速发展的电子设计领域,信号频率的不断提高,印制电路板变小,布线密度加大都使得信号完整性问题越来越成为一个值得关注的问题.尤其是串扰和反射,常造成数字电路的误动作,从信号完整性的定义出发,介绍了信号完整性的主要问题,提出了解决串扰和反射的方法,并在AltiumDesigner环境下对一种端接技术进行了验证,结果表明:合理的端接可以改善信号完整性中的反射现象.9.学位论文丁娜高速PCB信号完整性的研究与仿真2009当代电子技术的快速发展，使得由集成电路构成的电子系统朝着大规模、小体积和高速度的方向发展。随着芯片的体积越来越小，电路的开关速度越来越快，PCB的密度越来越大，信号的工作频率越来越高，高速PCB的电磁兼容性、信号完整性等问题进一步凸显出来，并且相互紧密地交织在一起，使得传统的设计方法已经不能适应现代高速电路的要求。br　　本文概述了信号完整性的研究背景及国内外的研究现状，详细介绍了信号完整性所包括的反射、串扰、电磁干扰、信号延迟、地弹和同步开关噪声等产生机理，介绍了基于信号完整性的高速PCB的设计流程，通过MentorGraphics公司的电路系统仿真工具——HyperLynx，对高速板级电路系统的微带线进行了仿真，给出了通过不同端接技术减小反射的仿真数据和波形，研究了通过改变传输线参数、干扰源频率、地平面介质厚度对串扰的影响。根据PCB生产厂家提供的具体参数，设计了一种传输率为1.25GHz的无