基于信号完整性分析的高速数字电路仿真与验证_沈慧敏
高速电路设计和信号完整性分析
关键 ， 通 常我们会 首先分析 导致信 号完整性的根 源在哪 里， 其次会全面 考察影响信 号完整性 的因素，进 而根据原 因采取具体 的防护措施 。
一
、
关 于信 号 完整 性 的概 述
型， 它 的主要 意义在于通 过对这一元器件运行方式的展现 ， 来预测和仿
通 过本文我们 了解到完善高速 电路系统设计工作 的首要 问题就是
要解决信 号完整 性问题， 否则 由此产生的不确定性问题不仅会 降低信号
的质量 ，还会影响到整个 系统 的性能。尤其是近年来 ，基于 电路 Ｐ Ｃ Ｂ
三 、 总 结
出现 的信号完整性 问题进行分析 ，并 给出相应 的解决 办法 。
二、信 号完整 性的仿 真方 法
２ ． １模 型 与建 模
对于信号完整性仿 真技术来说 ， 首先需要具备含有各种准确参数 的 电路模型 。 Ｐ Ｃ Ｂ板级信号完整性分析 ， 常用的模型从种类上分为 以下三
输到接收端后传输波形 的完整程度 ， 并对信号在电路传 输中输入及输出 的时序和 电压 的响应能力进行 比较 。 现代电路设计中高速电路设计所 占 的 比重越来越大 ， 需 要考虑在低 速电路设计 中所 不需要考虑 的很多 问 题， 因此对 于高速 电路设计来说 ， 它的核心不仅要解决高速电路的器件 问题 ，还需要设计者结合 自 身 的工作设计理念及使用情况 、使用 场合 ， 全面 的考虑高速 电路设计 。 从设计 者的经验及 实际问题 来看 ， 高速电路
种 ：Ｓ Ｐ Ｉ Ｃ Ｅ仿真模 型 ；Ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ — Ａ Ｍ Ｓ 和 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ — Ａ Ｍ Ｓ 仿真模型 ； Ｉ Ｂ Ｉ Ｓ 仿
高速数字电路信号完整性和电源完整性的研究的开题报告
高速数字电路信号完整性和电源完整性的研究的开题报告
一、研究背景
随着高速数字电路在计算机、通信等领域的广泛应用，信号完整性和电源完整性问题日益凸显。
传输信号的质量受到噪声、时钟抖动、信号耦合等因素的影响，而供
电系统的稳定性又对数字电路的性能和可靠性有着重要的影响。
因此，对信号完整性
和电源完整性进行充分的研究和优化，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究内容
本文将围绕高速数字电路信号完整性和电源完整性展开研究。
具体包括以下方面：
1. 分析高速数字电路信号完整性的影响因素，包括信号噪声、时钟抖动、信号耦合等。
探究不同因素对信号完整性的影响程度和机制，并提出相应的解决方案。
2. 分析电源完整性的影响因素，包括电源噪声、电源波动等。
探究不同因素对电源完整性的影响程度和机制，并提出相应的解决方案。
3. 采用工程实践和仿真方法，验证所提出的方案对信号完整性和电源完整性的优化效果。
同时，对比分析不同方案的优缺点和适用范围。
4. 提出未来针对高速数字电路信号完整性和电源完整性的研究方向和内容，为相关领域的发展和应用提供支持和指导。
三、研究意义
本文所研究的高速数字电路信号完整性和电源完整性问题，在实际应用中具有广泛的实际应用价值，并对数字电路的研究、设计和优化具有重要的理论意义。
优化信
号完整性和电源完整性，可以提高数字电路的性能稳定性和可靠性，降低故障率和维
护成本。
因此，对于科技领域具有重要的推进作用，对于整个数字电路领域有着较高
的研究和应用价值。
信号完整性与电源完整性的研究与仿真的开题报告
信号完整性与电源完整性的研究与仿真的开题报告一、选题背景及意义信号完整性和电源完整性感性地理解，即不同的信号和电源是否能够在电路中保持其原始状态。
在高速PCB设计中，信号完整性问题和电源完整性问题是非常普遍的，它们会产生各种各样的电路干扰，如噪音、电磁干扰等等，从而导致电路性能的下降或者系统功能的失效。
因此，实现信号完整性和电源完整性对于保证电路性能和系统可靠性是至关重要的。
然而，在高速PCB设计中，对于信号完整性和电源完整性的研究与仿真是一个非常重要的环节。
二、研究目标本研究的主要目标是探讨信号完整性和电源完整性在高速PCB设计中的关键问题，例如信号的传输和噪声的抑制、电源的供电质量和稳定性等等。
通过对实验和仿真的比较，分析影响信号完整性和电源完整性的因素，并提供相应的设计方法和方案。
三、研究内容与步骤1、了解信号完整性和电源完整性相关的理论知识。
2、分析信号完整性和电源完整性的影响因素。
3、研究现有的信号完整性和电源完整性仿真方法，并结合实验进行对比分析。
4、验证设计方案，通过仿真分析和实验验证，确定最优解决方案。
5、总结研究成果，提出针对信号完整性和电源完整性研究的未来发展方向。
四、预期成果与创新点预计本研究将通过实验和仿真，提供了解信号完整性和电源完整性在高速PCB设计中的关键问题的详细分析，为保证电路性能和系统可靠性提供设计方案和方法，并为相关领域的研究提供创新点。
五、研究方法本研究采用实验和仿真相结合的方法，通过实验验证仿真结果的准确性，并通过仿真得到更多有价值的信息。
在实验方面，将借助现有的测试设备进行测试，如信号发生器、示波器等。
在仿真方面，将采用相应的仿真软件工具，如Altium Designer 等进行仿真。
六、研究难点1、信号完整性和电源完整性影响因素的综合分析。
2、如何针对信号完整性和电源完整性的问题提供最优解决方案。
3、通过仿真和实验得到准确的结果和分析。
七、时间安排本研究计划在2021年9月至2022年6月期间完成。
高速电路信号完整性问题研究及其仿真分析
（ ｏ ｅｅｏ Ｉｆｒ ｔ ｎａｄＣ ｎ ｎ ｃｆ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｈ ｒｉ ｎ ｉ ｅｉｇＵｎ ｅｓｙ Ｈ ｒｉ ５０ １ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎｏｍａ ｏ ｎ ｏ ｍ ｍｉ ｉ ｎ ｉ ｅｉ ， ａｂｎＥ ｇ ｅｒ ｉ ｒｉ ， ａｂ １００ ， ｈ ） ｌ ｉ ａｏ ｎ ｎ ｎ ｎ ｖ ｔ ｎ ｎ
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随着微 电子 技 术 的快 速 发 展 ， 规模 超 大 规 模 大
门尚未成 熟 的学 科 ， 分 析 方法 和实 践 还 处 于不 其
断 的探索 发展 阶 段 。如何 理解 信 号完 整性 并解 决 反 射等 信号 完整 性 问题 将成 为 高速 电路设 计 成功 与 否
的关键 。
信号通过传输线从源端传输到终端 ， 当遇到 阻抗不
连续 时就 会有部 分 能量 从 阻抗 不 连续 点沿传 输线 返
‘
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高速电路设计中信号完整性分析
高速电路设计中信号完整性高分析由于系统时钟频率和上升时间的增长，信号完整性设计变得越来越重要。
不幸的是，绝大多数数字电路设计者并没意识到信号完整性问题的重要性，或者是直到设计的最后阶段才初步认识到。
本篇介绍了高速数字硬件电路设计中信号完整性在通常设计的影响。
这包括特征阻抗控制、终端匹配、电源和地平面、信号布线和串扰等问题。
掌握这些知识，对一个数字电路设计者而言，可以在电路设计的早期，就注意到潜在可能的信号完整性问题，还可以帮助设计则在设计中尽量避免信号完整性对设计性能的影响。
尽管，信号完整性一直以来都是硬件工程师必备的设计经验中的一项，但是在数字电路设计中长期被忽略。
在低速逻辑电路设计时代，由于信号完整性相关的问题很少出现，因此对信号完整性的考虑本认为是浪费效率。
然而近几年随着时钟率和上升时间的增长，信号完整性分析的必要性和设计也在增长。
不幸的是，大多数设计者并没有注意到，而仍然在设计中很少去考虑信号完整性的问题。
现代数字电路可以高达GHz 频率并且上升时间在50ps以内。
在这样的速率下，在PCB设计走线上的疏忽即使是一个英尺，而由此造成的电压、时延和接口问题将不仅仅局限在这一根线上，还将会影响的全板及相邻的板。
这个问题在混合电路中尤为严重。
例如，考虑到在一个系统中有高性能的ADC 到数字化接收模拟信号。
散布在ADC器件的数字输出端口上的能量可能很容易就达到130dB（10，000，000，000，000 倍）比模拟输入端口。
在ADC数字端口上的任何噪声。
设计中的信号完整性并不是什么神秘莫测的过程。
对于在设计的早期意识到可能潜在的问题是很关键的，同时可以有效避免由此在后期造成的问题。
本篇讨论了一些关键的信号完整性挑战及处理他们的方法。
确保信号完整性：1、隔离一块PCB板上的元器件有各种各样的边值（edge rates）和各种噪声差异。
对改善SI最直接的方式就是依据器件的边值和灵敏度，通过PCB板上元器件的物理隔离来实现。
高速数字电路信号完整性分析
2. 2信号反射
图3串扰类型示意图
在高速数字电路中，信号在线路传输的过程中，当线路 的阻抗发生不连续时，部分信号能量将在阻抗不连续点处发 生回传现象，称之为信号发射,发射能量的大小取决于阻抗 失配程度,随着阻抗失配的增大，信号发射也会增强。在信号 传输过程中,线路任何的不均匀性都可能造成信号发射，例 如阻抗突变和线路直角等，反射可以导致模拟信号出现驻 波，而对于数字信号，可以发生过冲和下冲影响。过冲和下冲
参考文献
[1]唐怀坤.基于智能知识管理的咨询设计全过程管理[J],中
器件受损,特别严重的下冲可能超出逻辑电路的输入切换门 限，造成电路出现逻辑错误。
线路阻抗受到影响的因素主要可以分为三类:线宽、线 高和介质材料。传输线路可以看作是无线个电容和电感构 成，其具有一个定常的阻抗值，阻抗值有特征电感与特征电 容的比值得到，当在线路的一端加入一个电阻,当电阻与线路 阻抗相匹配时，可使得线路的反射系数为零，从而避免发生反 射o消除反射方法主要包括并联匹配法、交流匹配法、戴维南匹 配法、源端匹配法和二极管匹配法等。在实际的电路中,应注意 匹配电路的设计位置，通过合理的布局避免发射的发生。
High speed digital circuit signal integrity analysis
Sun Ting, Wang Chong (Xi'an fenghuo electronic technology Co, Ltd, Xi'an Shaanxi, 710000)
Abstract:The signal integrity analysis of high speed digital circuit design is of great significance to improve PCB design, modeling of the high-speed transmission circuit, puts forward the key factors influencing the signal integrity, analysis the signal crosstalk, reflection and simuItaneously switching noise influence the key problems of signal integrity, and put forward relevant solutions. Through signal integrity analysis, circuit design cycle can be shortened and circuit design cost can be reduced. Keywords： digital circuit; Signal irrtegrity; Crosstalk; Reflection; noise
高速数字电路设计中的信号完整性分析
高速数字电路设计中的信号完整性分析在高速数字电路设计中，信号完整性分析是非常重要的一环。
信号完整性分析旨在确保信号在电路中能够准确、稳定地传输，从而避免信号失真或干扰，保证电路的性能和可靠性。
首先，我们需要了解信号完整性分析的基本概念。
信号完整性是指在一个电路中，信号从发送端到接收端能够保持原有的形态和正确的数值。
在高速数字电路设计中，信号往往受到许多因素的影响，如传输线特性、阻抗、反射、串扰等，这些因素都有可能导致信号失真。
因此，对信号完整性的分析和优化至关重要。
在进行信号完整性分析时，我们需要首先考虑传输线的特性。
传输线的特性包括传输速度、阻抗匹配、传输延迟等，这些特性直接影响信号传输的稳定性和速度。
通过对传输线的建模和仿真分析，可以帮助我们了解传输线对信号的影响，从而优化电路设计。
另外，阻抗匹配也是信号完整性分析中的重要内容。
当信号源和负载的阻抗不匹配时，会导致信号的反射和衰减，从而降低信号的质量和稳定性。
因此，在设计电路时，需要确保信号源和负载的阻抗能够有效匹配，以减少信号的失真和干扰。
此外，信号完整性分析还需要考虑信号的传输延迟和时序关系。
在高速数字电路中，信号传输的延迟会对数据的同步和稳定性产生影响。
通过时序分析和延迟优化，可以更好地控制信号的传输速度和有效减少时序误差。
最后，在进行信号完整性分析时，还需要考虑信号的功耗和信噪比。
功耗会影响电路的工作效率和稳定性，信噪比则会影响信号和噪声的比值，从而影响信号的准确性和清晰度。
因此，在设计电路时，需要综合考虑功耗和信噪比等因素，以实现信号的高质量传输。
总的来说，信号完整性分析是保证高速数字电路性能和可靠性的重要步骤。
通过对传输线特性、阻抗匹配、传输延迟、功耗和信噪比等方面的分析和优化，可以更好地保证信号在电路中的准确传输，避免信号失真和干扰，从而提高电路的性能和可靠性。
希望以上内容对您有所帮助。
高速数字电路设计中信号完整性分析与思考
高速数字电路设计中信号完整性分析与思考作者：魏红艳来源：《西部论丛》2017年第01期摘要：提高信号的完整性，是提高高速数字电路设计水平及性能的主要途径。
本文简要分析了与高速数字电路信号完整性有关的因素，强调了控制各因素的重要性。
基于此，主要从反射、串扰、噪声三方面出发，详细探讨了各因素的控制方法。
并通过建立仿真模型、观察仿真效果的方式，证实了本课题所提出的设计方案的有效性。
关键词：高速数字；电路设计；信号完整性1高速数字电路的概念分析高速数字电路指的是信号在高速变化和电路模拟特性的情况下发生变化的电路，其模拟特征主要包括电容、电感等。
高速数字电路主要包括总参数系统和分布参数系统两部分，其中总参数系统中的电流与电压都不会受到其它因素影响，因此在信号日常传输的过程中不会出现畸形问题。
现阶段，分布参数系统已经在数字电路设计过程中得到了广泛应用，同时取得了很好的应用效果，该系统的主要优势是：设计与其实际运行情况接近，并充分考虑了信号传输过程的影响因素。
2信号的完整性简单来说，信号的完整性实质上指的就是信号在电路中传输的质量，信号的传输路径可以是金属线、光学器件，或者其他媒介物质等。
当信号完整性良好时，信号在需要的时候具备其需要达到的电压电平均值。
但在实际中，信号往往会受到各种因素影响，从而造成信号完整性变差。
其中最为常见的信号完整性问题便是信号反射噪音问题。
3数据的高速采集与处理技术要点分析如图1所述的数据采样与处理过程示意图，要想实现数据的高速采集与处理，就必须使检测装置、信号线、数据处理单元都能够满足相应速度的工作条件。
以常用的电流或电压传感器为例，其响应时间就代表着它能够多快的响应外部激励，也就决定着其多能实现的最高采样速度。
所以要想获得有效的高速数据首先要从检测装置选型做起。
图1数据采样与处理过程示意图信号线对信号质量有着重要的影响，尤其在高频以及恶劣的电磁环境下。
所以要选满足对应频率、屏蔽条件、阻抗特性的信号线，以保证信号质量，确保数据的正确性。
高速数字电路中的信号完整性分析
中图分类号 ： Ｐ ９ Ｔ ３３ 文献标识码 ： Ｂ
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高速数字电路系统中的信号完整性工程
高速数字电路系统中的信号完整性工程译自1997 high-performance system Design Conference原著作者Donald Telian摘 要：与一门成熟的学科不同，信号完整性工程的方法和实践还都没有很好的定义。
但勿庸置疑，保证电气性能的完整是高速数字电路设计的又一难题。
本文针对硬件设计流程总结出信号完整性工程师应该表现出的七方面作用，阐述了如何正确应用信号完整性的理论、工具和方法去建立新规则，解决生产中的问题。
本文从成功实践中总结了一些规则和技巧以飧读者。
作者简介：Donald Telian 是Cadence Design-systems’ Spectrum Scrvices的首席顾问，主要任务在于解决Cadence世界各地的用户中在高速电路设计中遇到的难题。
正 文：本文将阐述信号完整性工程如何成为当今高速电路设计系统中的重要组成部分。
我们首先定义“高速”为25MHZ以上的数字信号，而且不是IC内部的数字信号。
本文简要讨论在过去10－15年中系统设计的变化，目的是说明：这些变化导致了一种新的工程师的产生：信号完整性工程师。
本文将说明：在硬件设计的整个流程中，信号完整性工程师的参与都是必要的，本文将参与过程总结“信号完整性工程师的7方面作用。
”(1) 数字系统设计有三个初始的方面：机械的(Mechanical)，逻辑的(Logical)和电气的(Electrical)，当机械和逻辑方面的内容在不断变化时，电气部分也在进行着有趣的改变。
电气设计的改变源于电路开关速度的提高。
在低速系统中，如工作在1MHz 时钟下，信号在周期的95％的时间内是保持不变的,因此电气参数大多描述静态，如V_in, L_ol等。
而今在66M系统中的信号用周期的1/3来翻转。
这些信号常常还未到一个“静止”状态，便被要求翻转。
因此新的数据形式象IBIS模型、规迹(RAIL)文件等，和鲁棒(robust)而复杂的仿真工具便出现了，用来描述这些电气表现。
浅析高速数字电路中的信号完整性
般 情况 下，大 部分 人认 为 电路 的工 作
２ ． １信号的反射及其应 对策略
电路传输 图中， 其 中心 代表信号驱动源 内阻 ， ｚ 。 代表 传输线 Ｌ的特性 阻抗，
阻抗 。
串扰 本 身是一 个较为 复杂 的 电路 运行 现 象 ，并且它的产生也是 由多种原因引起的，通
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
浅析 高速数 字电路中的信号 完整性
文／ 玉 素甫・ 艾山
当前 高频 电路 器件 在人 民 生 活 中被 越 来越 广泛 的应 用， 因此 设 计人 员及生 产人 员在 对待 高频
电路 信 号 完 整 性 的 问题 上 必 须 给 予 充分 的重视 ，毕 竟 高频 电路 信 号 完整性 关 系到相 关设 备 及元 器 件 的正 常工 作 与否。本 文在 参 阅 大 量 相 关 研 究 文 献 的 基 础 上 ， 主 要从 高速 数 字 电路 的基 本 概念 以 及 影响 高速 数 字 电路信 号 完整 性 的解决 问题及措施展开探讨。
代表 了负载 常来说两个导体 电路中的 电流流向为反向时， 干扰源信号频率的增加 ，被干扰对象上的串扰
幅值也将随之增加。 减 小串扰 的主 要措 旋有 以下 几个 方面： （ １ ）尽 可 能 的增 大 两 线 之 间 的距 离 。 （ ２ ）尽
在 实 际情 况 下，通 常表现 为 Ｒ ０ ＝ ｚ 。 ： Ｒ １ ， 这时传输 阻抗呈现连续性 的状态 ，并不会产生 反射 反应。但是倘若 Ｒ ｃ ＞ Ｚ 。 ，负端 的多余能量 就会 向源端反射 ，人们常将这种情况称 为欠阻 尼 ；当两者之 间的关系产生相反状态时 ，负载
高速数字电路中的信号完整性分析
高速数字电路中的信号完整性分析关键信息项：1、信号完整性分析的目标和范围目标：＿___________________________范围：＿___________________________2、分析方法和工具方法：＿___________________________工具：＿___________________________3、数据采集和测量要求采集点：＿___________________________测量参数：＿___________________________4、结果评估标准关键指标：＿___________________________合格阈值：＿___________________________5、报告内容和格式包含内容：＿___________________________格式要求：＿___________________________6、时间进度安排各个阶段的时间节点：＿___________________________7、费用和支付方式总费用：＿___________________________支付阶段：＿___________________________1、引言11 本协议旨在规范高速数字电路中信号完整性分析的相关流程、方法和要求，确保分析结果的准确性和可靠性，为电路设计和优化提供有力支持。
2、信号完整性分析的目标和范围21 目标211 识别和评估高速数字电路中可能存在的信号完整性问题，如反射、串扰、时序偏差等。
212 提供优化建议，以改善电路性能，满足设计要求。
213 预测电路在不同工作条件下的信号完整性表现，为系统的稳定性和可靠性提供保障。
22 范围221 涵盖指定的高速数字电路板，包括芯片、走线、连接器等关键组件。
222 考虑电路的工作频率、信号速率、电源分布等因素。
223 针对特定的信号传输路径和关键信号进行重点分析。
3、分析方法和工具31 方法311 采用时域和频域分析相结合的方法，包括仿真分析和实际测量。
高速数字电路及系统的信号完整性分析与实例仿真(ANSYS)
高速数字电路及系统的信号完整性分析与实例仿真例1：10Gb/s 串行通道设计例/串行通道设计该实例来自Ansoft worldwide technical workshops10Gb/s 串行通道设计3输出信号眼图输入信号眼图基于Virtex-II Pro FPGA设计，分析10Gb/s 的串行通道10Gb/s 的串行通道示意图10Gb/s 串行通道对应的模型图HFSS封装建模。
红线为S21，蓝线为S11。
建模有微带线和带状线两种传输线，通过过孔转换。
Designer微带线建模。
红线为S21，蓝线为S11。
Stripline Modelsdesigner带状线part1到part6建模，HFSS带状线part7建模。
红线为S21，蓝线为S11。
HFSS差分过孔建模。
红线为S21，蓝线为S11。
差分过孔建模红线为蓝线为HFSS SMA转接头建模。
红线为S21，绿线为S11。
微带线带状线SMA接头封装差分过孔分孔带状线Designer全通道建模。
该通道包括：封装、微带线、差分过孔、带状线和SMA接头。
S 群延时参数红线为S21，蓝线为S11Designer 全通道频域分析Designer全通道时域分析仿真眼图测试眼图Designer全通道时域分析，仿真值与测试值一致仿真图测试图Designer全通道时域分析，仿真值与测试值一致例2：高速互连通道场路协同仿真该实例来自教材《ANSYS信号完整性分析与仿真实例》P452 to P510P452t P51020《ANSYS信号完整性分析与仿真实例》例2：高速互连通道场路协同仿真该实例来自教材《ANSYS信号完整性分析与仿真实例》P452 toP51021高速互连通道•高速互连通道由Flipchip封装、带状传输线、差分高速连通道由封装带状传输线差分过孔、SMA 连接器组成高速互连通道示意图1Flipchip 1 Flipchip封装•AnsoftLinks 与HFSS 协同仿真Flipchip 封装¾建模窗建在AnsoftLinks 窗口建立新文件打开从AnsoftLinks 导出的HFSS 设计文件1 Flipchip封装1Flipchip¾仿真传输系数反射系数创建S 参数报告绘制S 参数图2SMA2 SMA 连接器•HFSS 对SMA 连接器建模HFSS SMA¾建模SMA 连接器在HFSS 中的建模2 SMA 连接器2SMA¾仿真传输系数反射系数SMA 连接器的S参数设置33 差分过孔•HFSS 对差分过孔建模HFSS¾建模差分过孔在HFSS 中的建模3传输系数3差分过孔¾S 参数仿真反射系数差分过孔的S 参数差分过孔的近场图44 带状传输线•Q3D 提取差分Stripline寄生参数Q3D S i li¾建模差分带状线模型与模型参数44 带状传输线¾仿真线宽、间距与阻抗的关系图55 高速互连通道的系统级仿真•Designer 对整个高速互连通道进行系统仿真对整个高速连通道进行系统仿真¾建模Flipchip 封装差分线Stripline差分过孔SMA 连接器Fli hi SMA模型调入Designer 进行系统仿真55 高速互连通道的系统级仿真¾S参数仿真传输系数反射系数通过S参数图可知：传输特性在6GHz -2dB，反射系数小于-10dB。
高速电路中的信号完整性及仿真
１引言现在的高速数字系统的时钟频率可能高达数百兆赫兹，其快斜率瞬变和极高的工作频率，以及很大的电路密集度，必将使得系统表现出与低速设计截然不同的行为，出现了信号完整性问题。
破坏信号完整性将直接导致信号失真、定时错误，以及产生不正确的数据、地址和控制信号，从而造成系统误工作甚至导致系统崩溃，因此印刷电路板布线前的仿真显得非常重要。
２信号完整性信号完整性（ＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ，简称ＳＩ）是指信号线上的信号质量。
差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同引起的。
主要的信号完整性问题包括反射、振铃、地弹、串扰等。
源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射，负载将一部分电压反射回源端。
如果负载阻抗小于源端阻抗，反射电压为负；反之，如果负载阻抗大于源端阻抗，反射电压为正。
布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素的变化均会导致此类反射。
信号的振铃和环绕振荡由线上过度的电感和电容引起，振铃属于欠阻尼状态而环绕振荡属于过阻尼状态。
信号完整性问题通常发生在周期信号中，如时钟等。
振铃和环绕振荡同反射一样也是由多种因素引起的，振铃可以通过适当的端接予以减小，但是不可能完全消除。
在电路中有大的电流涌动时会引起地弹。
振铃和地弹都属于信号完整性问题中单信号线的现象，串扰则是由同一ＰＣＢ板上的两条信号线与地平面引起的，故也称为二线系统。
串扰是两条信号线之间的耦合，信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。
容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。
ＰＣＢ板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。
表１列出了高高速电路中的信号完整性及仿真张磊，唐继勇，杨峰（电子科技大学自动化工程学院，四川成都６１００５４）摘要：在高速印刷电路板设计过程中，高速电路设计的仿真显示出越来越重要的地位。
利用仿真分析的方法，可以在ＰＣＢ制作之前尽可能发现并解决隐藏的信号完整性和电磁兼容性问题，最大限度地减小产品设计失败概率，提高电路系统工作可靠性。
高速数字电路中信号完整性分析及仿真
高速数字电路中信号完整性分析及仿真【摘要】针对高速数字电路中普遍存在信号完整性问题的现状，对信号完整性问题中的过孔地弹噪声进行了分析和仿真，提出了减少地弹噪声的方法。
首先从理论上介绍并分析信号完整性在高速数字电路设计中的重要性，接着分析了过孔地弹噪声破坏信号完整性的原因，最后结合实际电路，使用SPEED2000仿真软件分别对地弹噪声进行仿真，通过对仿真结果的分析，验证了该方法的有效性。
该分析和仿真的方法对信号完整性问题的研究有一定的借鉴和指导作用。
【关键词】信号完整性；地弹噪声；高速数字电路1.引言在集成电路设计、高速封装技术和电路制造技术高速发展的今天，主流集成电路工艺尺寸已经达到40纳米级，系统时钟频率进入1GHz以上的高速设计领域。
同时，电子设计工程师们正在从事的主流电路设计也已经全面达到100MHz 以上，有的甚至超过500MHz[1]。
高速数字电路的时钟频率不断提高，信号的边沿越来越陡峭，电路的集成度越来越高，必将使电路表现出与低速设计截然不同的行为，即信号完整性（Signal Integrity，SI）问题。
信号完整性问题是影响高速数字电路可靠性的一个关键因素，已经成为当今电子设计领域的一个重要瓶颈[2]。
高速数字电路整个系统设计完成后，很难诊断和解决系统中出现的信号完整性问题。
因此在高速数字电路系统设计中进行信号完整性分析不仅能够有效地提高产品的性能，而且可以缩短产品开发周期，降低开发成本。
在数字系统向高速、高密度方向发展的情况下，掌握这一利器是十分必要的。
本文分析了高速数字电路中产生信号完整性问题的原因，介绍了一些比较常见的信号完整性问题，对电源/地系统中的地弹噪声进行了详细地仿真。
最后提出了解决或减少地弹噪声的方法。
2.信号完整性概述信号完整性是指信号在电路中以正确的时序和电压做出响应的能力，也指在信号线上的信号质量[3]。
信号完整性问题会使系统的噪声安全系数下降，接收端收到的信号低于高电平参考线或者高于低电平参考线，从而导致系统产生错误转换。
高速数字电路中的信号完整性分析
高速数字电路中的信号完整性分析莫建强【摘要】As the electronic product unceasing renewal,its frequerncy more and more high and product systerm more miniaturization,signal integrity issues become more and more important.Discussion of reflection,crosstalk and other signal integrity for the design of high-speed digitalcircuit,analyze the cause of signal integrity destroying,and for solvingit,providing the way：adopting termination technology and increasing the space among the sensitive signal ing the simulation software Hyperlynx to analogy the signal integrity issues between SCAN25100 and optical module,and provide the way of solving signal integrity issues.%在高速数字电路设计中,随着电子产品的不断更新换代,其系统主频变得越来越高和产品变得越来越小型化,板级互连线的信号完整性问题也越来越突出。
针对高速数字电路设计中的反射和串扰等信号完整性问题,分析破坏信号完整性的原因,并提供改善信号完整性的方法：采用端接技术和增加敏感信号线的间距。
通过采用Hyperlynx仿真工具对在SCAN25100与光模块之间的2.5Gbps的差分串行信号的电路设计进行反射和串扰等信号完整性问题的仿真,并提出利用Hyperlynx解决信号完整性问题的方法。
高速数字电路的信号完整性分析及仿真
高速数字电路的信号完整性分析及仿真尤旭;李斌;章琪【摘要】在高速数字电路设计中,信号完整性是设计中至关重要的问题.本文介绍了信号完整性分析的相关基础理论,运用HyperLynx信号完整性仿真软件,对串扰和反射问题进行了分析,并给出相应的修改策略,尽量减小信号完整性产生的问题.【期刊名称】《科技创新导报》【年(卷),期】2010(000)027【总页数】1页(P51)【关键词】高速数字电路;信号完整性;串扰;反射【作者】尤旭;李斌;章琪【作者单位】沈阳理工大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110159;沈阳理工大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110159;沈阳理工大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳,110159【正文语种】中文【中图分类】TN791当今的高速数字系统的时钟频率高达数百兆赫兹,甚至可以到达几个吉赫兹,其快斜率瞬变和极高的工作频率,以及很大的电路密集度,必将使得系统表现出与低速设计截然不同的行为,出现了信号完整性问题,将导致系统不稳定甚至崩溃。
因此,信号完整性问题已经越来越引起高速数字电路设计人员的关注。
信号完整性,是指信号在信号线上的质量,即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。
如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收器,就表明该电路具有较好的信号完整性。
反之,当信号不能正常响应时,就出现了信号完整性问题。
串扰:信号在传输过程中会形成变化的电场和磁场,如果传输线距离太近,相应的电磁场之间就会发生电磁感应,产生感应电压和电流,从而影响传输线的质量,这个现象称为信号线的串扰。
反射:信号在传输线上传输时,当高速PCB上传输线的特性阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时,信号会发生反射,使信号波形出现上冲、下冲和由此导致的振铃现象。
本文将对信号完整性问题中的串扰和反射进行分析,给出修改方法并进行仿真。
仿真工具选用Mentor公司的仿真软件HyperLynx 8.0。
高速数字电路中的信号完整性分析
高速数字电路中的信号完整性分析发布时间：2021-06-25T03:42:16.360Z 来源：《现代电信科技》2021年第3期作者：杜伟伟[导读] 高速电路运行过程中，电路设计、电子元件的属性容易在信号传输过程中出现干扰效应，导致信号的时序受到破坏，出现严重的失真问题。
（南京云科睿达电子科技有限公司）摘要：高速数字线路运行过程中，由于高速数字电路本身结构等因素的影响，会出现反射等对信号完整性产生影响的效应，对数字电路的稳定运行十分不利。
本文就对如何进行高速电路的优化设计展开分析，研究如何通过模拟优化高速电路的设计，提升电路传输信号时的完整性。
关键词：高速数字电路；信号完整性；分析引言：高速电路运行过程中，电路设计、电子元件的属性容易在信号传输过程中出现干扰效应，导致信号的时序受到破坏，出现严重的失真问题。
虽然目前的软件系统可以修正一定的信号错误，但是如果信号完整性问题过于严重，仍然会出现难以修正的情况，会导致电路出现崩溃的情况。
因此，在电路进行设计时进行信号的完整性分析，使用合理的方法进行电路的优化工作。
1 高速数字信号完整性问题随着科技技术的快速发展，大量的电子产品被应用到工业生产和生活中，功能不断完善的同时，由于目前电子产品的结构复杂性正在提升，所以设计、制造所导致的信号干扰也在增加[1]。
最为严重的是电子设备会出现明显的信号完整性问题，高速电路在运行过程中，所产生的实际信号和理想信号之间会有巨大的差别，容易导致线路出现瘫痪。
以下是导致信号完整性问题的主要原因。
1.1 反射高速数字电路中的传输线组是以电流为媒介进行传输结构，信号沿数组传输的过程中，信号路径上会有电流流过，线路通过解析电流变化完成对信号的解析工作，所以线组的电阻也是决定电流流畅性的关键因素，一旦信号输入线路的电阻过大，就会导致信号的完整性降低。
原因在于电阻过高会提高电流流通的流畅性，会导致部分具有较高能量的信号通过，而一些能量较低的信号将会被线路阻隔，导致传输线路出现信号失真的问题。