基于信號完整性的PCB仿真設(shè)計與分析研究.pdf

1、伴隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新一代的電子產(chǎn)品朝著高速高密度的趨勢發(fā)展。在高密度的PCB板中信號的完整性變的尤其的重要,信號的完整性更是成為了現(xiàn)在電子產(chǎn)品電路系統(tǒng)質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)。影響信號完整性的問題主要有反射、串?dāng)_、傳輸延時、開關(guān)噪聲(SSN)等,這些影響信號完整性的問題成為高速電路設(shè)計首要解決的一個問題。在傳統(tǒng)電路設(shè)計中,一般只關(guān)心信號的質(zhì)量問題,加上仿真分析軟件的局限性,往往局限在信號線上進(jìn)行SI仿真研究,而把電源和地當(dāng)成理想

2、的也就是一個完整的參考平面來進(jìn)行仿真計算的。在速度不高的情況下這樣簡化分析的誤差可能不是很大,但在高速設(shè)計中,這種嚴(yán)重脫離了PCB的實際情況的簡化分析,會使仿真出來的數(shù)據(jù)與實際相差甚遠(yuǎn)。
　　系統(tǒng)電磁兼容仿真是一個系統(tǒng)的工程,是對系統(tǒng)各類電磁兼容問題進(jìn)行合理而有效的仿真,以使得系統(tǒng)滿足使用要求。電磁兼容仿真能夠在設(shè)計階段即對存在的和潛在的電磁干擾問題進(jìn)行控制,避免系統(tǒng)研制后期為電磁兼容問題付出極高的代價。通過仿真預(yù)測的方法指導(dǎo)產(chǎn)品

3、開發(fā)階段電磁兼容性的設(shè)計,避免走入傳統(tǒng)測試修改法的怪圈,有利于縮短開發(fā)周期,降低成本并贏得市場先機(jī)。
　　本文基于高頻效應(yīng)、傳輸線理論、電源/地平面噪聲,對PCB諧振、串?dāng)_、同步開關(guān)噪聲、差分信號串?dāng)_等信號完整性問題進(jìn)行研究。首先在傳輸線理論的基礎(chǔ)上,對PCB設(shè)計中的諧振、串?dāng)_、同步開關(guān)噪聲等產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析研究,建立電源分配系統(tǒng)模型和TDR模型進(jìn)行PCB設(shè)計前仿真,從而探索出PCB設(shè)計中電源分配和過孔跨層布線的方法。通過添加去

4、耦電容和VRM的方法降低電源/地平面諧振產(chǎn)生的電壓幅值,為PCB建立了一個合格的電源分配系統(tǒng);通過在過孔周圍添加接地過孔來消除因過孔傳輸線上產(chǎn)生的串?dāng)_。然后,建立板級、芯片級模型進(jìn)行仿真,獲取同步開關(guān)噪聲、諧振電壓分布、串?dāng)_等對PCB板信號傳輸和電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾的數(shù)據(jù)信息。通過添加旁路電容、阻抗匹配和濾波器等有效的的降低同步開關(guān)噪聲、串?dāng)_、反射對傳輸信號和系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾;通過添加去耦電容和共用地平面的措施使對影響系統(tǒng)工作的諧振區(qū)域進(jìn)