高速數(shù)?；旌想娐沸盘?hào)完整性分析與PCB設(shè)計(jì).pdf

1、現(xiàn)代電子產(chǎn)品正朝著高速、高集成度和高可靠性的方向發(fā)展。帶寬高達(dá)百M(fèi)Hz甚至GHz的高速運(yùn)放與高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器在視頻處理、信號(hào)采集、實(shí)時(shí)檢測(cè)等電路中的應(yīng)用越來(lái)越多；邊沿速率達(dá)ps級(jí)的高速數(shù)字器件已相當(dāng)普遍。相應(yīng)地，高速數(shù)模混合電路板(Printed Circuit Board，PCB)成為電路板發(fā)展的新趨勢(shì)。高速數(shù)?；旌螾CB具有新的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)方法已不能滿(mǎn)足需求，這類(lèi)PCB設(shè)計(jì)面臨著新的挑戰(zhàn)，要求采取新的設(shè)計(jì)方法和手段，來(lái)保證產(chǎn)

2、品設(shè)計(jì)的首件成功率。
　　 信號(hào)完整性(signal Integrity，簡(jiǎn)稱(chēng)SI)是指信號(hào)在互連線上的傳輸質(zhì)量。在一個(gè)高速互連系統(tǒng)中，信號(hào)流經(jīng)芯片內(nèi)部連線、芯片封裝、PCB布線通道、焊盤(pán)、過(guò)孔等，任何信號(hào)傳輸路徑都有可能引發(fā)信號(hào)完整性問(wèn)題，本論文把問(wèn)題主要集中在板級(jí)互連上。高速系統(tǒng)中，PCB上高速信號(hào)間的互連不再是暢通和透明的，高速的互連線對(duì)系統(tǒng)的影響已不能被簡(jiǎn)單忽略。互連引起的信號(hào)完整性問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至不能

3、正常工作。如何處理由高速互連線引起的信號(hào)完整性問(wèn)題，是現(xiàn)代高速混合電路PCB設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。信號(hào)完整性設(shè)計(jì)需要貫穿于整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，需要在設(shè)計(jì)階段盡早地解決潛在的問(wèn)題。
　　 本論文基于高頻效應(yīng)、傳輸線理論、電磁干擾理論，對(duì)反射、串?dāng)_、同步開(kāi)關(guān)噪聲(SSN)、電磁干擾(EMI)等信號(hào)完整性問(wèn)題進(jìn)行深入分析，根據(jù)理論分析與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出各種相應(yīng)問(wèn)題的解決方法。筆者通過(guò)對(duì)一塊高速數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行信號(hào)完整性分析與PCB設(shè)計(jì)，主

4、要從優(yōu)化高速模擬電路PCB和高速數(shù)字電路PCB的信號(hào)完整性出發(fā)，來(lái)確保各部分的信號(hào)質(zhì)量并減小數(shù)模之間的干擾，從而探索出高速數(shù)?；旌螾CB的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程。筆者運(yùn)用Cadence Allegro PCB SI與Ansoft Siwave/Designer SI仿真工具，對(duì)采集卡中的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)與整板進(jìn)行仿真分析，通過(guò)對(duì)高速數(shù)字電路中的反射、串?dāng)_、同步開(kāi)關(guān)噪聲、傳導(dǎo)與輻射等進(jìn)行仿真分析來(lái)優(yōu)化干擾源和干擾途徑。根據(jù)仿真分析的結(jié)果制定相關(guān)布局、

5、布線規(guī)則來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，并在布線后對(duì)PCB進(jìn)行仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)優(yōu)化，確保在設(shè)計(jì)階段采取有效的措施來(lái)增強(qiáng)信號(hào)完整性，達(dá)到良好的設(shè)計(jì)效果。這也進(jìn)一步證明了高速設(shè)計(jì)的仿真分析和設(shè)計(jì)方法的重要性。
　　 本文所提出的基于信號(hào)完整性仿真分析與驗(yàn)證的高速混合PCB設(shè)計(jì)方法和流程，可以提高實(shí)際的PCB設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，減小設(shè)計(jì)修改和制作的次數(shù)，從而縮短市場(chǎng)開(kāi)發(fā)周期、減少開(kāi)發(fā)成本。對(duì)于實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)觀念、設(shè)計(jì)流程及設(shè)計(jì)手段的改進(jìn)與完善具有現(xiàn)實(shí)