基于信號(hào)完整性的PCB仿真設(shè)計(jì)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(shì)發(fā)展。在高密度的PCB板中信號(hào)的完整性變的尤其的重要,信號(hào)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?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。影響信號(hào)完整性的問(wèn)題主要有反射、串?dāng)_、傳輸延時(shí)、開(kāi)關(guān)噪聲(SSN)等,這些影響信號(hào)完整性的問(wèn)題成為高速電路設(shè)計(jì)首要解決的一個(gè)問(wèn)題。在傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中,一般只關(guān)心信號(hào)的質(zhì)量問(wèn)題,加上仿真分析軟件的局限性,往往局限在信號(hào)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(gè)完整的參考平面來(lái)進(jìn)行仿真計(jì)算的。在速度不高的情況下這樣簡(jiǎn)化分析的誤差可能不是很大,但在高速設(shè)計(jì)中,這種嚴(yán)重脫離了PCB的實(shí)際情況的簡(jiǎn)化分析,會(huì)使仿真出來(lái)的數(shù)據(jù)與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。
　　系統(tǒng)電磁兼容仿真是一個(gè)系統(tǒng)的工程,是對(duì)系統(tǒng)各類電磁兼容問(wèn)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(jì)階段即對(duì)存在的和潛在的電磁干擾問(wèn)題進(jìn)行控制,避免系統(tǒng)研制后期為電磁兼容問(wèn)題付出極高的代價(jià)。通過(guò)仿真預(yù)測(cè)的方法指導(dǎo)產(chǎn)品

3、開(kāi)發(fā)階段電磁兼容性的設(shè)計(jì),避免走入傳統(tǒng)測(cè)試修改法的怪圈,有利于縮短開(kāi)發(fā)周期,降低成本并贏得市場(chǎng)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(duì)PCB諧振、串?dāng)_、同步開(kāi)關(guān)噪聲、差分信號(hào)串?dāng)_等信號(hào)完整性問(wèn)題進(jìn)行研究。首先在傳輸線理論的基礎(chǔ)上,對(duì)PCB設(shè)計(jì)中的諧振、串?dāng)_、同步開(kāi)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(jì)前仿真,從而探索出PCB設(shè)計(jì)中電源分配和過(guò)孔跨層布線的方法。通過(guò)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(gè)合格的電源分配系統(tǒng);通過(guò)在過(guò)孔周圍添加接地過(guò)孔來(lái)消除因過(guò)孔傳輸線上產(chǎn)生的串?dāng)_。然后,建立板級(jí)、芯片級(jí)模型進(jìn)行仿真,獲取同步開(kāi)關(guān)噪聲、諧振電壓分布、串?dāng)_等對(duì)PCB板信號(hào)傳輸和電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)添加旁路電容、阻抗匹配和濾波器等有效的的降低同步開(kāi)關(guān)噪聲、串?dāng)_、反射對(duì)傳輸信號(hào)和系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾;通過(guò)添加去耦電容和共用地平面的措施使對(duì)影響系統(tǒng)工作的諧振區(qū)域進(jìn)