信号完整性与电源完整性的研究与仿真

论文摘要

激烈的市场竞争要求一个产品从设计到投放市场的时间越短越好，很多产品的研发时间有80%是花费在为解决高速印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）设计中存在的信号完整性（Signal integrity，SI）问题上，这也是信号完整性问题越来越受到关注的主要原因。在PCB设计时，通过使用准确的信号完整性模型和正确的仿真分析方法，能让错误在实际投产之前体现出来，以便工程师及时纠正，提高一次成功的几率，从而可以缩短产品开发周期，降低开发成本。SI问题作为高速系统设计的重要内容已经成为当今电子设计者无法回避的问题。只有运用正确的设计规则、先进的技术和精确的仿真分析工具，才能在设计阶段找出问题，从而高效率、高质量地完成系统设计。因此，研究信号完整性的理论及借助EDA仿真工具的高速PCB设计方法具有十分重要的理论及实践意义。本文尝试以现有理论基础作为指导，分析讨论和正确理解相关理论及概念，进行实际PCB设计。利用Ansoft仿真工具进行理论建模，完成一块复杂的高速PCB板的仿真，紧扣目前主流的PCB设计流程。结合理论分析、仿真工具和实际PCB设计，提供一套比较完整且比较精确的实际仿真过程，帮助绘制能够满足性能要求的PCB。本文主要阐述的内容有以下几个方面：1)正确理解相关基础知识和经验准则，通过前仿真的分析和理解，得到设计所需的约束规则。2)分析研究高速信号的完整性，以Altrea Stratix IV-GX FPGA与Micron DDR2-800之间高速总线为例，提供一个比较完整和比较精确的仿真方法和仿真过程。3)综合电源完整性分析与信号完整性分析，讨论和仿真同步开关噪声（SimultaneouslySwitching Noise，SSN），并将之综合到实例PCB中，使仿真结果更加贴近实际，更为可靠与可信。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及发展现状
• 1.2 研究的目的与意义
• 1.3 本文的主要内容与论文结构
• 第二章 仿真的作用与仿真方法
• 2.1 仿真的作用与意义
• 2.2 仿真工具与仿真方法
• 2.2.1 仿真工具
• 2.2.2 仿真方法流程
• 2.3 本章小结
• 第三章 信号完整性分析
• 3.1 高速与高频
• 3.2 信号回流路径
• 3.3 时序
• 3.4 本章小结
• 第四章 信号完整性仿真
• 4.1 约束规则创建
• 4.1.1 串扰与反射仿真
• 4.1.2 小结
• 4.2 FPGA 与 DDR2 时序预算
• 4.2.1 时序预算及约束
• 4.2.2 DDR2 布线后仿真
• 4.2.3 小结
• 4.3 信号完整性与电源完整性的关系
• 4.4 本章小结
• 第五章 电源完整性分析与仿真
• 5.1 目标阻抗与平面谐振
• 5.2 同步开关噪声（SSN）
• 5.2.1 同步开关噪声的成因
• 5.2.2 同步开关噪声仿真与优化
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录