PCB板级信号完整性的仿真及应用
浅谈PCB的信号完整性设计分析
浅谈PCB的信号完整性设计分析PCB（Printed Circuit Board）是现代电子技术中不可或缺的一部分，其作用是将电子元器件组成的集成电路板进行布局和布线，以实现电路的连接和功能的实现。
在 PCB 的设计过程中，信号完整性（Signal Integrity，SI）是一个重要的概念，其涉及的关键参数包括信号噪声、传输延迟、波形畸变等，对于高速高频率电路的设计尤为重要。
本文将浅谈 PCB 的信号完整性设计分析。
一、信号完整性设计需求在 PCB 的设计中，信号完整性的设计是为了保证信号在传输过程中的稳定性和准确性。
在高速高频率电路中，信号噪声、传输延迟和波形畸变等问题都会对电路的性能产生重要的影响，例如信号失真、时钟抖动，甚至会导致系统的失效。
因此，对于信号完整性的设计，需要考虑以下几个方面：1. 电磁兼容性（EMC）：电磁兼容性是指电子设备在复杂电磁环境中工作时，能够在不产生或接受有害的电磁干扰的情况下，正常工作的能力。
在 PCB 的设计中，EMC 是一个重要的设计需求，需要考虑 PCB 的布局、层间距离、接地方法等因素。
2. 传输延迟（Transmission Delay）：传输延迟是指信号从发送端到接收端所需的时间延迟。
在高速高频率电路中，传输延迟通常是几个纳秒的时间，需要通过电路设计和仿真来保证延迟的准确性和稳定性。
3. 信号噪声（Signal Noise）：信号噪声是指在信号传输过程中由外界干扰引起的电压或电流变动。
在 PCB 的设计中，信号噪声主要由环境干扰和电路本身产生的噪声所组成，需要通过合适的信号层、屏蔽和滤波电路等方式来减少信号噪声，保证信号的清晰度和准确性。
4. 波形畸变（Waveform Distortion）：波形畸变是指信号在传输过程中由于电路本身的特性，如频率响应、功率限制等，导致信号波形发生失真或变形的现象。
在 PCB 的设计中，需要通过仿真和优化等手段来降低波形畸变，保证信号的稳定性和准确性。
从PCB设计信号完整性
从PCB设计信号完整性PCB设计信号完整性是指在PCB电路板上保持信号完整性的技术要求，以确保电子设备的正常运行。
信号完整性是一项综合考虑信号传输过程中的各种因素的工程学科，包括信号的噪声和失真、信号传输的延迟和抖动等。
PCB设计信号完整性是高速和多层电路板设计中的一个关键方面。
下面将详细介绍PCB设计信号完整性的重要性、设计原则和常用的技术手段。
PCB设计信号完整性的重要性如下：1.高速信号完整性：随着高速电子设备的普及，如高速计算机、高速通信系统等，高速信号的完整性的问题越来越重要。
在高频电子设计中，信号完整性是电磁兼容性（EMC）和辐射性能的关键因素。
2.减少信号中的噪声和失真：在信号传输过程中，例如在长距离传输线上或信号链中，信号会受到各种噪声和失真的干扰，例如串扰、时钟偏移、反射、散射和抖动等。
信号完整性设计能够减少这种噪声和失真，提高信号传输的质量。
3.提高信号传输的稳定性：在设计中考虑信号完整性可以提高信号传输路径的稳定性，降低传输过程中的错误率。
特别是在高速电路设计中，传输线的选用、终端匹配和信号的校准对信号传输性能至关重要。
PCB设计信号完整性方面的设计原则如下：1.保持信号完整性的连续路径：在信号的传输路径上，包括传输线、连线和接插件等，应该避免信号的突变、死区和断续，以保持信号的连续性和完整性。
2.控制信号噪声：通过适当的阻抗匹配、屏蔽和终端匹配技术，控制信号线上的噪声，降低串扰和其他干扰。
此外，还可以通过选择合适的电源滤波器来消除电源噪声。
3.控制信号传输的延迟和抖动：通过适当的传输线设计和减少信号反射，控制信号传输中的延迟和抖动。
此外，可以利用布线规则和降噪技术来控制信号传输过程中的时钟偏移。
4.优化地面和电源设计：在PCB设计中，地面和电源规划是十分重要的。
良好的地面层设计和电源规划可以降低共模噪声和电源噪声，提高信号完整性。
常用的PCB设计信号完整性技术手段如下：1.传输线和差分对：在高速设计中，使用传输线和差分对可以有效地控制信号的传播速度和噪声干扰。
PCB信号完整性分析与设计
PCB信号完整性分析与设计在电子设计领域，信号完整性（Signal Integrity，简称SI）是指电路系统中信号的质量和稳定性。
PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）作为电子设备的基础组件，其信号完整性分析与设计直接影响到整个电子设备的工作性能。
本文将探讨PCB信号完整性分析的重要性以及设计策略。
在现代电子系统中，高速数字信号的传输越来越普遍，对PCB信号完整性的要求也越来越高。
如果信号完整性得不到保障，会导致一系列问题，如电磁干扰（EMI）、电源噪声、时序错误等，严重时可能导致系统崩溃。
阻抗不连续：当信号在PCB走线传输时，如果阻抗突变，会导致信号反射，从而影响信号完整性。
串扰：相邻信号线之间的电磁耦合会导致信号间的干扰，影响信号的纯净性。
电源噪声：电源的不稳定或噪声会影响数字系统的时序和稳定性。
接地问题：不合理的接地方式会导致信号间的干扰和电源噪声的引入。
合理规划信号走线：根据信号的特性和频率，选择合适的走线方式，如并行走线、差分走线等，以减小信号间的干扰。
优化阻抗匹配：通过计算和控制阻抗，使信号在传输过程中的反射最小。
减少串扰：通过增加间距、使用屏蔽罩等方式，减小信号间的电磁耦合。
电源和接地设计：采用稳定的电源系统和合理的接地方式，以减小电源噪声和信号干扰。
使用去耦电容：在关键电源和接地节点处使用去耦电容，可以有效吸收电源噪声和减少信号干扰。
信号时序控制：通过合理的设计，保证信号的时序正确，避免因时序错误导致的系统不稳定。
仿真与优化：使用专业的仿真工具对设计进行仿真，根据仿真结果对设计进行优化。
PCB信号完整性分析与设计是保证现代电子系统性能的重要环节。
通过对影响信号完整性的主要因素进行分析，我们可以针对性地提出有效的设计策略。
在实施这些策略时，需要综合考虑系统的复杂性和实际可操作性，确保设计的实用性和有效性。
随着电子技术的发展，我们需要不断地更新和改进信号完整性设计和分析的方法，以满足更高性能、更低功耗、更小体积的电子设备需求。
PCB电路中信号完整性分析与EMC仿真技术
１ Ｃ Ｐ Ｂ电路 中的信 号完整 性分 析
在 Ｐ Ｂ设计中， ＭＣ Ｅ 主要分析布线网络本身 的信号 Ｃ Ｅ ／ＭＩ 完整性 ，实际布线 网络可能产生的 电磁辐射和 电磁干扰 以及 电路板本身抵抗外部电磁干扰 的能力 。具体来说，信 号完整 性分析包括 同一布线网络 上同一信 号的反射分析、阻抗匹配 分析 、 号过冲分 析、 信 信号时序分析、 信号强调分析等［］ １０对 － ３ 于邻近布线 网络上不 同信号之 间的串扰分析， 由于在相邻Ｐ Ｂ Ｃ 布线之 间存在寄生 电容 ＣＳ 高频信号会通过 Ｃ Ｖ引起互相 Ｖ， Ｓ 干扰 ， 在一路 有脉冲信号通过时 ， 另一路上在脉冲的上升沿和 下降沿位置有干扰脉冲 出现 ， 这就是 Ｐ Ｂ布线 间的串扰 。串 Ｃ 扰 一方 面影 响信 号质量 ， 同时串扰脉冲也是 Ｅ 的主要发射 ＭＩ 源 。在信号完整性分析时还必须考虑布线 网络 的几何拓扑结 构， Ｃ Ｐ Ｂ绝缘层 的电介质特 性以及每一布线层 的电气特性。 信 号完整性的建模 与仿真是通过使用 电路与电磁场 的分析软件 完成的，优化设计 改善层 间噪声与 电源层和地线层之 间的阻 抗， 降低信 号的反射和 串扰， 改进信号 的回流路径， 降低 电源分 配系统阻抗， 同步开关 噪声 ， 消除频率的谐振， 理放置去耦 合 与旁路 电容改善电源地的阻抗 与谐振 ，使用屏蔽过孔 等措施 改进 边 缘 辐 射 。如 图 １ 示 ， 原始 信 号 的 “ 声 状 ” 域 进 所 对 噪 区 行放大 以后 ， 发现 该信 号明显有一个固定的频 率分量在里面 ， 约为 ３ ｚ ＧＨ 左右 ， 通过理论分析， 该信号应该是本振泄露（ 本振 为 １ Ｇ ） 由于混频器产生的二次谐波以及混频后引入 的直 ． Ｈｚ ， ５ 流漂移经共 同的“ 地层 ” 串扰至接收信号造成 的。理论仿真结 果 （ｃ图） （） 与实 际结果 （ ） 对 比如 图 １ ） ） （ 图） ｄ （ （ 所示。 ｃｄ
PCB信号仿真
PCB信号仿真PCB（Printed Circuit Board）是电子产品中非常重要的组成部分。
在PCB的设计过程中，信号仿真是一个必不可少的步骤。
它可以模拟信号在电路板上的传播情况，帮助设计人员更好地了解信号的性能，优化电路板的设计，保证电路板的可靠性和性能。
本文将介绍PCB信号仿真的基础知识、常见问题以及如何优化电路板设计。
一、PCB信号仿真的基础知识1. 信号仿真的定义和作用信号仿真是指通过数学模型和仿真工具，模拟电路板上信号的传输、影响和失真等情况。
通过信号仿真，设计人员可以了解信号的传播路径、传播时延、噪声、交叉耦合等信号特性，帮助优化电路板的设计和性能。
2. 信号仿真的工具和方法在PCB信号仿真中，常用的工具有电磁场仿真软件、电路仿真软件和PCB设计软件。
其中，电磁场仿真软件可以分析电磁波在电路板、射频器件、天线等之间的传播情况；电路仿真软件可以模拟电路板上各个部件之间的连接和作用；PCB设计软件可以实现布线、铺铜等操作，并生成电路板的设计文件。
在仿真方法上，常用的有SPICE模拟法、电磁场有限元法（FEM）和时域有限差分法（FDTD）等。
其中，SPICE模拟法是一种基于电路分析的仿真方法，可以模拟电路板上各部件的电性能；FEM和FDTD则是一种基于电磁场分析的仿真方法，可以模拟电磁场的传输情况。
3. 信号仿真的应用范围在电子产品中，信号仿真可以应用于各个领域。
比如，在射频领域，信号仿真可以帮助设计人员分析天线和射频器件之间的传输情况，优化射频电路的设计和性能。
在数字信号处理领域，信号仿真可以帮助设计人员优化数据传输的质量和速度。
在电源电路设计中，信号仿真可以帮助设计人员优化电源的稳定性和能效。
二、PCB信号仿真中的常见问题1. 信号的失真和噪声在电路板上，信号通常会受到噪声和失真的影响。
噪声可以来自于外部环境干扰、电路内部部件的不稳定性等。
失真则会使信号的波形发生变化，例如波形的扭曲、幅值的降低等。
电路板级的信号完整性问题和仿真分析
电路板级的信号完整性问题和仿真分析摘要：今天随着电子技术的发展，电路板设计中的信号完整性问题已成为PCB设计者必须面对的问题。
信号完整性指的是什么？信号在电路中传输的质量。
由于电子产品向高速、微型化的发展，导致集成电路开关速度的加快，产生了信号完整性问题。
常见的问题有反弹、振铃、地弹和串扰等等。
这些问题将会对电路板设计产生怎样的影响？通过理论分析探讨，找到解决它们的一些途径。
传统的PCB设计是在样机中去测试问题，极大的降低了产品设计的效率。
使用EDA工具分析，可以将问题在计算机中进行暴露处理，降低问题的出现，提高产品的设计效率。
这里以Altium Designer 6.0工具为例，介绍分析解决部分信号完整性问题的方法。
关键词：信号完整性 Altium Designer 6.0 仿真分析[中图分类号] O59 [文献标识码] A [文章编号] 1000-7326（2012）04-0125-0320世纪初叶，科学家先后发明了真空二极管和三极管，它代表人类进入了电子技术时代。
随后半导体晶体管和集成电路的出现，将电子技术推向了一个新的时期。
特别是IC芯片的发展，使电子产品越来越趋向于小型化、高速化、数字化。
但同时却给电子设计带来一个新的问题：体积减小导致电路的布局布线密度变大，而同时信号的频率也在迅速提高，如何处理越来越快的信号。
这就是我们硬件设计中遇到的最核心问题：信号完整性。
为什么我们以前在学校学习和电子制作中没有遇到呢？那是因为在模拟电路中，采用的是单频或窄频带信号，我们关心的只是电路的信噪比，没有去考虑信号波形和波形畸变；而在数字电路中，电平跳变的信号上升时间比较长，一般为几个纳秒。
元件间的布线不会影响电路的信号，所以都没有去考虑信号完整性问题。
但是今天，随着GHz时代的到来，很多IC的开关速度都在皮秒级别，同时由于对低功耗的追求，芯片内核电压越来越低，电子系统所能容忍的噪声余量越来越小，那么电路设计中的信号完整性问题就突现出来了。
高速PCB设计中信号完整性的仿真与分析经验
高速PCB设计中信号完整性的仿真与分析经验信号完整性是高速PCB设计中非常重要的考虑因素之一，它涉及到信号的传输特性、功率完整性和噪声抑制等方面。
为了确保良好的信号完整性，需要进行仿真和分析，下面将分享一些经验。
首先，进行信号完整性仿真和分析时，通常会使用电磁场仿真软件，如HyperLynx、ADS和Siemens Polarion等。
这些软件提供了强大的仿真工具，可以模拟高速信号在PCB板层间、连线延迟、反射噪声和交叉耦合等方面的特性。
在进行PCB布线之前，可以使用S参数仿真来预测信号传输损耗和延迟。
S参数仿真可以帮助确定适当的信号线宽和间距，以确保信号在传输过程中不会过多地损耗信号强度。
另外，还可以使用时间域仿真来观察信号的时钟偏移、波形畸变和振荡等问题。
在信号完整性分析中，功率完整性也是一个重要的考虑因素。
为了确保功率供应的稳定性，可以使用直流仿真来模拟电流分布和功率供应网络的负载情况。
同时，也需要考虑布线的阻抗匹配和电源降噪等因素，以确保信号传输过程中的稳定性和可靠性。
噪声抑制是信号完整性另一个重要的方面。
在高速PCB设计中，尤其是在高频电路中，信号可能会受到电磁干扰、串扰和反射等干扰。
为了抑制这些噪声，可以使用串扰仿真来分析信号互相之间的干扰程度，并采取相应的补救措施，如增加地线和电源平面或添加层间抑制器等。
此外，还可以通过仿真来评估不同布线方案的性能。
通过对比仿真结果，可以选择性能最佳的布线方案，以实现更好的信号完整性。
除了进行仿真分析，还应根据实际情况对设计进行优化，如合理布局和分隔模块、减少信号线长度、使用合适的信号线层间堆叠等。
总结起来，信号完整性的仿真与分析在高速PCB设计中起着至关重要的作用。
通过运用合适的仿真工具和技术，可以提前检测和解决信号完整性问题，提高PCB设计的可靠性和性能。
同时，也需要结合实际经验和优化措施，确保设计的有效性和可行性。
浅谈PCB的信号完整性设计分析
浅谈PCB的信号完整性设计分析PCB的信号完整性设计分析是电子产品设计和制造过程中的一个非常重要的环节。
信号完整性指的是信号在传输过程中保持正确的波形和时序，不受噪声、衰减和反射等因素的影响。
设计师需要通过仿真和测试等手段来分析系统的信号完整性问题，并采取相应的措施进行调整优化，从而保证系统的稳定运行。
1. 信号路径分析信号路径分析是指对信号的传输路径进行分析，包括传播延迟、反射、串扰等因素对信号完整性的影响。
该分析需要考虑布线的拓扑结构，阻抗匹配，传输介质等因素。
2. 时序分析时序分析是指对信号在传输过程中的时间特性进行分析，包括信号的上升时间、下降时间、保持时间等。
该分析需要结合时钟信号的特性进行分析和优化。
3. 电磁兼容性分析电磁兼容性分析是指对系统内各个信号线之间的干扰进行分析，包括串扰、电磁波辐射、接地问题等因素。
该分析需要结合EMI电磁兼容性设计标准和EMC电磁兼容性测试标准进行设计和测试。
1. 仿真分析工具仿真分析工具是进行信号完整性设计分析的主要工具之一。
目前市面上常见的仿真分析工具主要包括SPICE、IBIS、HSPICE等软件平台。
通过仿真分析工具对信号传输路径和时序进行分析和优化，能够有效降低系统中的噪声和反射等因素的影响。
调试分析工具是用于验证完整设计的有效性和性能的一种工具。
主要包括示波器、时域反射仪、频域分析仪等。
调试分析工具可以对系统中的信号进行实时检测和分析，以验证系统设计的有效性和正确性。
3. PCB设计软件PCB设计软件是进行信号完整性设计分析的重要工具之一。
常见的PCB设计软件有Altium Designer、PADS、Eagle、OrCAD等，在设计过程中可以结合仿真分析工具和调试分析工具对PCB板上的信号路径、阻抗匹配、电磁兼容性等因素进行分析和优化。
三、信号完整性设计分析的关键要素与技术要点在PCB设计中尽可能缩短信号路径可以有效降低信号的传播延迟和串扰等因素的影响，从而保证信号的完整性。
浅析信号完整性及其在高速PCB设计中的应用
浅析信号完整性及其在高速PCB设计中的应用摘要：信号完整性是保证信号传输的可靠性和稳定性的关键要素，它在高速PCB设计中起着重要作用。
本文从信号完整性的概念、实现方法、影响因素和优化方法四个方面进行探讨，并结合实际案例，分析了信号完整性在高速PCB设计中的应用。
关键词：信号完整性；高速PCB设计；电磁兼容；时钟分配正文：一、信号完整性的概念信号完整性是指在信号传输过程中，信号波形、电压、时序等方面都不会发生失真、损耗、干扰等现象，保证信号能够稳定可靠地到达终点设备的能力。
信号完整性具有极高的重要性，一旦信号完整性受到破坏，就可能导致通信错误、丢失数据、系统崩溃等严重后果。
二、信号完整性的实现方法为了保证信号完整性，需要在PCB设计阶段进行针对性的设计和优化。
信号完整性的实现方法包括：布线规划、时钟分配、地电位规划、电磁兼容等。
其中，地电位规划和电磁兼容是防止干扰的重要手段，布线规划和时钟分配则是保证信号传输稳定性的重要手段。
三、影响信号完整性的因素信号完整性受到多种因素的影响，例如：信号源、传输线、接收器、环境干扰等。
其中，重要的因素包括：传输线长度、阻抗匹配、电气长度、反射、时钟抖动等。
这些因素都会直接或间接地影响信号完整性，因此需要在设计中进行充分考虑。
四、优化信号完整性的方法为了优化信号完整性，需要在各个方面进行充分的设计和优化。
具体方法包括：合理设计PCB布局、采用适当的信号层次、保证信号走线的匹配和对称性、增加信号层次的引脚数量等。
此外，还需要注意时钟分配的稳定性、地电位规划的合理性、单个信号层的布线等。
五、信号完整性在高速PCB设计中的应用在高速PCB设计中，信号完整性显得尤为关键。
无论是高速总线还是复杂芯片组件，都需要考虑信号完整性的影响因素。
例如，时钟分配需要保证传输的稳定性和抖动率的最小化，同时需要进行细致的布线规划；地电位规划需要保证清晰的电位分布，以避免信号发生干扰；电磁兼容需要采取合适的屏蔽和屏蔽技术，以保证信号的纯洁性。
PCB信号完整性设计和测试应用
PCB信号完整性设计和测试应用摘要：高频高速电子产品的快速发展需要PCB具有高性能的系统结构，而不仅是有支撑作用的电子元器件。
目前的电子系统设计普遍信号频率高于100MHz，用来进行信号传输的高频高速印刷电路板也越来越容易受到信号完整性问题的影响。
因此，本文就PCB信号完整性设计和测试应用进行分析与探讨。
关键词：PCB；信号完整性；设计；测试一、PCB设计概述PCB设计环节中，整体能分成2个部分。
其一，完成原理图的绘制，构建起模型环境，这是一种逻辑设计。
在该步骤中，设计工程师需完成PCB模型逻辑，合理设置各项约束技术参数。
其二，完成PCB的物理实体，基于原型的各种物理状况，实施合理化布局与布线部分的设计。
而在该设计阶段，为确保电器特性满足使用需求，应当给IC或是网络图等内容配备约束条件，如此才能生成最后的设计方案。
IC技术逐渐成熟，不仅推动PCB设计的稳定进步，还给此项设计工作提出其他要求，例如快速接口、低压元器件等，再加上元器件配备数目增多，引起新的紧密容差电路限制条件，这些变化给PCB设计也带来很多的不确定。
二、PCB设计流程分（一）绘制原理图原理图是制作线路板的基础依据。
设计人员需先确定图纸规格、公制等，并选择合适的库元件。
根据要求的电路功能模块，形成具体图样。
原理图要保持美观、清楚，在元件管脚之间进行走线，表明此处无电器连接，并且尽可能不让两处元件管脚直接连接。
在线条绘制完成后，通常能自动编号，随即添加相应的标称值，同时要注意图纸画面上编号与标称值的显示位置，通常在设计中会选择在左侧显示编号，标称值则放在右侧，也可以根据图纸内容，改成上下标注的方法，保证清晰、遵循统一规则即可。
在绘制原理图中，要求设计师保障图中内容准确，通过电器规则检查确定无误后，进行打印核对。
除此之外，设计工程师还要进一步细化电路原理，包括高低压、电流、信号、功率等，为后期布局创建便利的条件。
（二）叠层设计PCB设计早期需结合具体项目的电源、信号数目、元器件管脚部署密度等条件，规划PCB板层数与布局顺序。
信号完整性分析及其在高速PCB设计中的应用
生 的回波 。信 号通 过传输线的引导在将部分信 号功率传输给 负载 的同时，还可能 由于阻抗的 不 匹配特性 ，一部 分的信 号能量可 以将其反射 会源端 当中。如果阻抗匹配得当，那么信号将 全部传递给 负载 ，信号反射现象也将不会 出现 。
与传 统的 ＰＣＢ设计 方法 不同，基 于信号 完 整 性 分 析 的 ＰＣＢ 设 计 在 进 行 ＰＣＢ 板 设 计 之 前，要建立相应的高速数字信号传输 的信 号完 整性 模型 。根 据 ＳＩ模 型对 信 号完整性 问题进 行提前 的分析 ，然后根据计算结果对元器件 的 类型和相关参数进行确定 ，并将其作为 电路设 计的依据 。
在设 计 电路 的时候 ，需要通过 ＳＩ模型对 设计方案进行信号完整性分析 ，并综合元器件 与 ＰＣＢ板 参数 的公差范 围和版 图设计 中可 能 的参数变化 ，然后计算解空 间。在完成对 电路 的设计后 ， 当元 器件 参数 在 一定 范围 内变化 时，元器件的布局和信号线 的布线处于灵活状
３结 束语
综 上所 述， 高速 电路设 计是 一个 较 为复 杂的设计流 程，而随着系统设计逐渐区域复杂 化和 多样化 ，信号完整性特点也将越来越凸显 出来 。因此 ，在 设计的初 期必须要合理选择器 件 ，不能一 味追求 高性 能和 高速率 。
：不是 有某 一个特定的因素所导致 的，而是 ｌ级设 计中多方面的因素共同导致的 。以下 方 面 就 是 影 响信 号 完整 性 的 因 素 。
１．３振 铃
振 铃 的主要 表现 就是 信 号反复 出现 过冲 或下冲 现象，通常是处于逻辑 电平 门限部位抖 动 ， 并 且震 荡 成 为 欠 阻 尼 的 状 态 。信 号 之 上 的 振铃现 象主要是由于传输线上的过渡和寄生 电 感与 电容所 引起的收端与源端阻抗失配所导致 的 。
高速PCB板的电源信号完整性和地弹仿真
利用基于电磁场分析的设计软件来选择和放置去耦电容用以能够减小电源和地之间的开关噪声。
高速PCB 板的电源信号完整性和地弹仿真随着信号边沿速率变得更快，今天的高速数字PCB 板设计者们遇到了几年前从未曾想到的问题。
在信号边沿速率小于1ns 时，PCB 板的电源/地层之间的电压会在整个层之间呈现不均匀分布状态，可能会影响供给集成芯片的电压，导致出现逻辑错误。
为了保证高速器件的正确运行，你必须排除电压的变化，保持正确的低阻供电路径。
为了达到这个目标，你必须放置去耦电容来减小高速信号在电源和地层之间产生的噪声。
因此，你必须知道需要使用的电容个数、电容大小和放置的位置。
因为你可能要根据电路板的实际情况加入大量的电容器，因此，这些细节可能成为决定板子设计成功与否的重要因素。
试凑是很耗时和代价昂贵的，经常导致过度设计，这会增加不必要的制造成本。
利用软件工具来分析和优化电路板设计和进行板的实时仿真，会提供一种更实用的方式来进行对多种可能使用电压板配置进行选择。
这篇文章利用Ansoft 的SIwave 软件阐述了用于光纤-光/宽带-无线网络的xDSM （密集-副载波-多路复用）板的这一过程，SIwave 软件是一种全波的，基于有限元法的仿真工具，它由一些设计工具中引入板图设计，如Cadence 的Allegro ，Mentor Graphics Board Station ，Synopsys Encore 和Zuken CR-5000 Board Designer 。
图1表示了在SIwave 中的电路板设计。
因为PCB 板的结构是平面的，SIwave 能够有效的进行深入分析。
输出参数包括了板的谐振、阻抗、所选网络的S 参数和spice 的模型。
图1xDSM 板的整个尺寸，也就是电源和地层的尺寸是2.711×in.（cm 3.1828×）。
电源和地层都采用了1.4mil 厚的铜层，它们之间被23.98mil 厚的介质衬底分开。
高速PCB信号完整性分析及应用
高速PCB信号完整性分析及应用摘要：目前，集成电路的工作频率在逐渐的提升，在高速传输中，数字符信号出现了信号完整性的现象。
通过引入高速PCB信号完整性的概念，分析了影响高速PCB信号完整性的原因，最后，讨论了在高速PCB设计中，信号完整性分析的应用，以期为同行业者提供有利的参考。
关键词：高速PCB信号；完整性；应用前言：随着现代电子技术的飞速发展，对数字系统的信号边沿速率和时钟速率的要求越来越严格。
PCB系统的结构需要具备较高的性能，而不仅仅是一个具备支撑意义的电子元器件。
现阶段，对于电子系统设计，通常情况下，其信号频率高于100MHZ，PCB板线路上会出现传输线效应。
对高速信号的完整性进行完善处理是一个设计的关键所在。
在问题发生后，才对问题进行解决并分析原因，这是传统高速解决方案，该方案要求设计人员具有较高的经验和诊断技术，开发产品具有较长的周期性，可控制性能也是比较低。
对于该方案，密度较高以及速度较快的电路设计比较不适合。
高速PCB设计能够对产品性能进行有效提升，并对研发周期可以大幅度缩短，有效节约成本。
但是，在具体的PCB系统设计中，设计者仍然要面对的一个重要问题就是信号完整性的问题。
1有关高速PCB信号完整性的概念在信号线中，信号处于正确的状态如：电压、定时，并响应电压电平的设计数值要求的能力，即信号完整性。
如果电路中的信号可以达到芯片的接收管脚，并且具有所需的定时、电压幅度以及持续时间，则对于信号传输设计，该电路达到了其效果，信号完整性非常好，反之，当信号完整性出现问题时，会造成各种各样的问题，例如误触发问题、超调问题等，使得时钟出现间歇振荡，或者数据出现误差。
与高频信号不同，高速信号不仅指高频率工作的信号，而且具有陡峭的边沿(上升沿/下降沿)和快速的变化率。
一般来说，当系统的工作频率≥50MHZ时，信号边沿上升时间小于信号传输延迟的4倍，因此可以将其称为高速数字系统。
倘若信号边沿具有很快的变化速度，那么即使工作频率非常之低，也可以将其称为高速数字系统。
PCBSI信号完整性之反射仿真
PCBSI信号完整性之反射仿真一、IBIS模型的获取a) 直接找芯片供应商b) 从网上下载i.到Google网站直接搜索某个型号的IBIS模型；ii. 到器件厂商的官方网站下载；iii.从专门提供IBIS模型的网站搜索下载。
c) 仿真器件的SPICE 模型或直接测量二、IBIS模型的转化过程将模型的IBIS格式转化为DML格式，可以使用Allegro自带的Model Integrity.一般有两种方式打开此软件：1、在SPECCTRAQuest下，点击Tools->Model Integrity；2、在Allegro目录下，Model Integrity作为单独的软件存在，只要点下即可。
然后，选择File->Open,打开已经获得的IBIS模型，可同时打开多个芯片的IBIS模型，其界面如下图所示：只要打开IBIS模型，在输出窗口的Parse Messages里，会自动显示关于此模型的错误和警告信息，具体如下图所示：此界面的右下角，如下图所示的方框，可在方框里输入提示错误的行，然后点击左边的，则跳转到该行，进行修改。
对于警告信息，可以不用理会，现在绝大多数的IBIS模型都或多或少有警告信息。
如果想观察模型的波形，可如下图所示进行操作。
也可在选中任一IOCell模型，直接点快捷按钮。
具体操作如下图所示：之后，出现的波形如下图所示：当模型的语法错误修改完毕后，可右击该模型，选择IBIS to DML,如下图所示：若此步可以完成，说明成功转化为DML格式。
保存转化为DML格式的方件，最好把需要用到的DML文件放在同一文件夹里。
此时，可以关闭Model Integrity.三、IBIS模型的注意事项1、确认IBIS模型里PIN的名称与原理图及PCB图的PIN名称一致，特别是对于PGA封装的IC。
例如HI3520芯片，原理图上有一PIN为AM9，而其IBIS模型的名称为AM09，则命名不一致。
这种情况可以转化为DML格式，但在后续仿真中，其模型不能正确被加载。
利用Cadence Allegro进行PCB级的信号完整性仿真
收稿日期利用Cade nce Al l e gro进行PCB级的信号完整性仿真Si gnal I nt e gri t y Si m ul ati on wi th Al l e g ro f or PCB Board D e s i g n李新¬É¸ÉÎ张琳ºÈÁÎǬÉÎ西安电子科技大学西安 西安大唐电信有限公司西安¸ÉÄÉÁεÎÉÖÅÒÓÉÔÙ ¸ÉcÁÎ £ÈÉÎÁ ¸ÉcÁΤÁÔÁÎÇ´ÅÌÅÃÏÍ ¸ÉcÁÎ £ÈÉÎÁ摘要在高速°£¢设计过程中 仅仅依靠个人经验布线 往往存在巨大的局限性"利用£ÁÄÅÎÃÅ的¡ÌÌÅÇÒÏ软件包对电路进行°£¢级的仿真 可以最优化线路布局 极大地提高电路设计质量 从而缩短设计周期"本文结合作者的实际设计经验 介绍使用£ÁÄÅÎÃÅ的一般步骤并列举在使用过程中所发现的一些问题"关键词高速°£¢布线¡ÌÌÅÇÒÏ文件转换信号完整性仿真随着信息宽带化和高速化的发展 以前的低速°£¢已完全不能满足日益增长信息化发展的需要 而高速°£¢的出现将对硬件人员提出更高的要求 仅仅依靠自己的经验去布线 会顾此失彼 造成研发周期过长 浪费财力物力 生产出来的产品不稳定"一般认为高速°£¢是指其数字信号边沿上升时间小于倍信号传输时延 这种高速°£¢的信号线必须按照传输线理论去设计 否则将会严重影响信号的完整性"£ÁÄÅÎÃÅ公司针对°£¢¤ÅÓÉÇγÔÕÄÉÏ发布一个功能非常实用的高速电路设计及信号完整性分析的工具选件¡¬¬¥§²¯°£¢"利用这个仿真软件能够根据叠层的排序 °£¢的介电常数 介质的厚度 信号层所处的位置以及线宽等等来判断某一°£¢线条是否属于微带线!带状线!宽带耦合带状线 并且根据不同的计算公式自动计算出信号线的阻抗以及信号的反射!串绕!电磁干扰等等 从而可以对布线进行约束以保证°£¢的信号完整性"下面根据我们的具体实践 介绍其基本使用方法"由于我们在实际设计过程中 通常使用¯²£¡¤进行电路前期设计 得到的是电路的ÍÁØ文件"为了利用£ÁÄÅÎÃÅ进行电路仿真 首先需要将¯²£¡¤的ÍÁØ文件转换为¡¬¬¥§²¯的ÂÒÄ文件"完成这一转换的工具是£ÁÄÅÎÃÅ公司提供的一组附件 该附件包含 个文件 分别是¬ÁÙÏÕÔ1ÃÔÌ ¬ÁÙÏÕÔ1ÆÎÔ ÌÁÙÏÕÔ1ÉÎÉ和´ÏÁÌÌÅÒÏ1ÅØÅ"使用时 需要设置好路径和环境变量 然后运行´ÏÁÌÌÅÇÒÏ1ÅØÅ文件 在提示下输入所要转换的ÍÁØ文件名 就可以将ÍÁØ文件转换为ÂÒÄ文件"但是需要特别注意的是 转换后的ÂÒÄ文件与原来的ÍÁØ文件相比有一些隐蔽性的问题 列举如下首先 元件的焊盘名和封装名会出现问题 在¯²£¡¤中合法的命名规则在¡¬¬¥§²¯中则可能不合法"例如 在¯²£¡¤中可这样定义一个封装名/³¢§¡ø 1 ø¬ ø· ø° 0 但是在转换至¡¬2¬¥§²¯的ÂÒÄ文件时会转变为/³¢2§¡ ¬ · ° 0 而在¯²£¡¤中定义的焊盘名/ ¤´© 1 ¸ 1 0在转换至¡¬¬¥§²¯的ÂÒÄ文件时会转变为/ ¤´© ¿ ¸ ¿ 0"即 它将封装名的/ø0删掉 而将焊盘名的/10改为/¿0"有的焊盘名如果与¡¬¬¥§²¯中的一些关键字重名 必须将其改名才能转换成功"第二 它会给°£¢自动加上默认叠层 然而¯²2£¡¤中没有叠层的选项"第三 它不能将原来的各种线宽!间距带到¡¬2¬¥§²¯中"第四 在将¯²£¡¤的ÍÁØ文件转换至¡¬¬¥2§²¯的ÂÒÄ文件后 有时会发现转换后的ÂÒÄ文件在¡¬¬¥§²¯中虽然能够正常打开 但是却不能正常存盘 它只能将°£¢的ÂÒÄ文件存为31³¡¶文件"解决的方法是在¤¯³环境下执行ÄÂÆÉØ命令纠正该错误"第五 转换至¡¬¬¥§²¯的ÂÒÄ文件的装焊层有些元件值没有带过来 因此不能在¡¬¬¥§²¯的ÂÒÄ文件中输出装焊图"第六 也是最重要的一点 在¡¬¬¥§²¯中自动加上叠层后 将原来的通孔焊盘按照默认叠层结构自动改变 如果要调整叠层结构 就必须对每一个通孔焊盘进行修改 否则会出现很严重的后果"因为在¡¬2¬¥§²¯中每一层都定义了各种焊盘 根据不同的层5现代电子技术6 年第 期总第 期仿真与测试进行选择 相比之下 ¯²£¡¤只在平面层上才定义热焊盘"在成功转到¡¬¬¥§²¯之后 还需要做些仿真前的准备"首先是根据器件的¤ÁÔÁÓÈÅÅÔ对器件的©¢©³进行检查 检查的内容包括¹察看©¢©³库是否有语法上的错误 这个可以在将©¢©³文件转换成ÄÍÌ文件报告时看出 或是在转换后的ÄÍÌ文件上 用¡¬¬¥§²¯的工具中的ÄÍÌÃÈÅÃË选项进行检查º管脚的输入!输出类型是否正确»¶©!¶´曲线是否有明显的非单调性!不连续性或其他明显的错误¼对所有的管脚模型是否都有ÁØ ÉÎ ´ÙÐÉ2ÃÁÌ值以及它们的关系是否正确 如果只有´ÙÐÉÃÁÌ值 那么仿真的时候只能用´ÙÐÉÃÁ̽所有的输出和双向管脚模型是否都有测试负载值 即£ÒÅÆ ²ÒÅÆ ¶ÒÅÆ和¶ÍÅÁÓ 如果是纯容性测试负载 可以没有²ÒÅƾ在标准测试负载情况下 ¶´的上升和下降的波形是否达到了¶ÍÅÁÓ的值¿©¢©³库的管脚是否与器件的¤ÁÔÁÓÈÅÅÔ管脚相一致"做完这些检查之后 就要对相应的器件指定各自的©¢©³库"而对离散器件 则要手工加上³°©£¥库"接着 需要指定¤£网线的电压值 这是为以后抽取模型时 不至于把¤£网线当成是信号网线"再下一步进行叠层编辑时 还需要同制板厂商联系 让他们给出满足需要的°£¢各层的介电常数!介质厚度!铜皮厚度以及叠层的顺序 上述参数要填在叠层表中"做完准备工作后 就可以抽取网线的拓扑结构进行信号完整性仿真了"仿真分为 种 一种是数据线仿真 一种是时钟线仿真 这都是在同步电路下进行的"仿真时 应该从器件的¤ÁÔÁÓÈÅÅÔ中查找以下的参数 ´ÃÏ1ÍÉÎ ´ÃÏ1ÍÁØ ´ÃÙÃÌÅ ´ÓÅÔÕÐ1ÍÉÎ ´ÈÏÌÄ1ÍÉÎ 从所提供的时钟的¤ÁÔÁÓÈÅÅÔ中查找´ÓËÅ×1ÃÌË ´ÊÉÔ 另外还需要估计°£¢的´ÓËÅ×1Ðà给出余量´ÍÁÒÇÉÎ"然后根据以下两个计算公式计算两个参数´ÓÅÔÔÌÅÄÅÌÁÙ1ÍÁØ和´Ó×ÉÔÃÈÄÅÌÁÙ1ÍÉÎ"这两个算式分别为´ÓÅÔÔÌÅÄÅÌÁÙ1ÍÁØ[´ÃÙÃÌÅ ´ÃÏ1ÍÁØ ´ÓÅÔÕÐ1ÍÉδÓËÅ×1ÃÌË ´ÓËÅ×1Ðà´ÊÉÔ ´ÁÄÊ ´Ó×ÉÔÃÈÄÅÌÁÙ1ÍÉÎ\´ÈÏÌÄ ´ÃÏ1ÍÉÎ ´ÓËÅ×1ÐôÓËÅ×1ÃÌË经过仔细分析 发现该公式确实已考虑得非常周全 把上升和下降沿的细微时间以及沿的细小抖动也包含在内 这可能也是£ÁÄÅÎÃÅ的°£¢软件中最核心最精华的部分"通过公式算出´ÓÅÔÔÌÅÄÅÌÁÙ1ÍÁØ ´Ó×ÉÔÃÈÄÅÌÁÙ1ÍÉÎ后 需要和根据拓扑结构仿真出来的´ÓÅÔÔÌÅÄÅÌÁÙ1ÍÁØ ´Ó×ÉÔÃÈÄÅÌÁÙ1ÍÉÎ值进行比较 以便用来调整参数"这些参数包括 布线长度 线阻抗 线速 增加减电阻!电容 节点的位置以及线的连接方式等"时钟线还需考虑它的单调性"参数调节是不能随心所欲的 不仅要找一定的规律 还要考虑到°£¢叠层的参数设置及一些现实所允许的值"这样才能找到适合实际°£¢的!比较理想的拓扑结构 否则如果在自动布线完成后才发现拓扑结构有问题 就需要来回进行修改"还要注意一点 就是所有以上参数都必须在最坏情况下找出它们的最大范围"所谓最坏情况是指 在仿真´ÓÅÔÔÌÅÄÅÌÁÙ1ÍÁØ数据时 必须是在ÓÌÏ×的环境下 而仿真´Ó×ÉÔÃÈÄÅÌÁÙ1ÍÉÎ数据时 必须在ÆÁÓÔ的环境下进行"在我们仿真的过程中 还发现有些器件的´ÃÏ1ÍÉÎ和´ÃÏ1ÍÁØ是在不同的测试条件下测试的 在仿真时还要改变ÄÍÌ库的测试环境值 才能测出更准确的值"调整好拓扑结构后 千万别忘了填写拓扑结构的限制表 限制表里头才是最终起作用的限制条件"接下来只要将填好限制后的拓扑结构加在同类网线上 然后转到³°¥£´²¡中进行自动布线"³°¥£´²¡会尽量根据限制自动布线 但是 最后在¡¬¬¥§²¯中做检查时 会发现有一些¤²£报告是因为没有按照限制完成布线 它会提示限制是多长 而实际只布了多长"这时 一种解决方法是删除所有线 改变器件位置 重新自动布线 再一种就需要改变拓扑结构 如果两种方法都失败了 就要考虑到换性能更好的器件"按照以上方法 一块高质量信号完整性的高速°£¢就已基本完成"通过使用£ÁÄÅÎÃÅ软件进行信号完整性的仿真 我们体会到该软件具有很强的实用性 对于硬件设计人员来说 是一种不可多得的设计工具 对高速°£¢来说尤为如此"当然 对于这样一个高智能仿真软件 使用起来也并不那么容易 如果对它的内部计算不甚了解 很有可能会因为一两个参数或选项的错误而导致仿真结果失败"希望本文能够起到一定的帮助作用"参考文献£ÁÄÅÎÃÅ£ÏÒÐ ¡ÌÌÅÇÒÏ°£¢¬ÁÙÏÕÔ³ÙÓÔÅÍ´ÒÁÉÎÉÎÇÁÕÎÁÌ£ÁÄÅÎÃÅ£ÏÒÐ ¡ÌÌÅÇÒÏÏÎÌÉÎÅÒÅÆÅÒÅÎÃÅÍÁÎÕÁÌÓ ²ÏÙ¬ÅÖÅÎÔÈÁÌ ³ÉÇÎÁÌ©ÎÔÅÇÒÉÔÙ¢ÏÁÒĤÅÓÉÇÎ ³ÉÍÕÌÁÔÉÏδÅÃÈÎÉÑÕÅÓ利用£ÁÄÅÎÃÅ¡ÌÌÅÇÒÏ进行°£¢级的信号完整性仿真收稿日期COR D I C算法在D SP算法硬件实现中的应用进展COR D I C Al gori t hm c s Appl i cati ons and D e v e l opm e nt s i n D SP H ardware R e al i zi ng李岩 ¬É¹ÁÎ汪海明·ÁÎǨÁÉÍÉÎÇ郭士德§ÕϳÈÉÄÅ赵建业ºÈÁϪÉÁÎÙÅ余道衡¹Õ¤ÁÏÈÅÎÇ北京大学电子学系声场与声信息处理国家重点实验室北京 北京大学遥感所北京 ¤ÅÐ1ÏÆ¥ÌÅÃÔÒÏÎÉÃÓ ®ÁÔ1¬ÁÂ1ÏÆÁÃÈÉÎÅ°ÅÒÃÅÐÔÉÏÎ °ÅËÉÎǵÎÉÖÅÒÓÉÔÙ ¢ÅÉÊÉÎÇ £ÈÉÎÁ´ÈÅ©ÎÓÔÉÔÕÔÅÏƲÅÍÏÔųÓÅÎÓÉÎÇÁÎħ©³ °ÅËÉÎǵÎÉÖÅÒÓÉÔÙ ¢ÅÉÊÉÎÇ £ÈÉÎÁ摘要£¯²¤©£算法被广泛应用于数字信号处理算法的硬件实现中"由于它将许多复杂的算术运算化成简单的加法和移位操作 因此它在许多¤³°算法的硬件实现中都有着极为重要的意义"有了它 许多难于实现而又极具应用价值的算术函数的硬件实现成为了可能"本文首先介绍了£¯²¤©£算法的理论概要 然后给出了£¯²¤©£算法在国内外的应用现状"最后 给出了作者自行设计的基于£¯²¤©£算法的可参数化的¦¦´模型"关键词数字信号处理£¯²¤©£算法硬件实现£¯²¤©£算法 ´ÈÅ£ÏÏÒÄÉÎÁÔŲÏÔÁÔÉÏÎÁ̤ÉÇÉ2ÔÁÌ£ÏÍÐÕÔÅÒ 是¶ÏÌÄÅÒ等人于 年在美国航空控制系统的设计中提出来的 它是一种用于计算一些常用的基本运算函数和算术操作的循环迭代算法 其基本思想是用一系列与运算基数相关的角度的不断偏摆从而逼近所需旋转的角度» ½"从广义上讲它是一个数值性计算逼近的方法 由于这些固定的角度与计算基数有关 运算只有移位和加减"可用该算法来计算的函数包括乘!除!平方根!正弦!余弦!反正切!向量旋转 即复数乘法 以及指数运算等" 年 ª1³1·ÁÌÔÈÅÒ提出了统一的£¯²¤©£算法形式» ½ 把圆周旋转!双曲旋转和直线旋转统一到同一个£¯²¤©£迭代方程里 为同一硬件实现多功能提供了前提"随着¶¬³©技术的不断发展 £¯²¤©£算法越来越受到研究与应用人员的重视 更加展示出广泛的应用发展前景"在传统的硬件算法设计中 乘!除等基本数学函数运算是一种既耗时又占用面积大的运算 甚至有时是难以实现的 £¯²¤©£算法正是为解决这种问题而产生的"它从算法本身入手 将其分解成为一些简单的且在硬件中容易实现的基本算法 如加法!移位等 因此使得这些算法在硬件上可以得到较好的实现"又由于该算法是一种规则化的算法 它满足了硬件对算法的模块化!规则化的要求 因此£¯²¤©£算法可以充分发挥硬件的优势 利用硬件的资源 从而实现硬件与算法相结合的一种优化方案"正是由于上述原因 £¯²¤©£算法的原始思想一经提出 就受到了人们的普遍关注 年来人们不断地对其进行探索研究 并提出了各种改进算法和优化方案以适应各种不同的需求» * ½"我们觉得有必要介绍并讨论这一算法 使国内注意到£¯²¤©£算法的这一新的发展动向"1COR D I C算法理论概要下面简要介绍一下£¯²¤©£算法理论"设输入为xÉÎyÉÎ zÉÎ 参数为m 则£¯²¤©£算法如式 所示x i x i m D i A i y iy i y i m D i A i x iz i z i D i H i式 中当m 时 HiÔÁÎÈ A i当m 时 HiA i当m 时 H i ÔÁÎ A i "Abs t ract·ÉÔÈÔÈÅÉÎÃÒÅÁÓÅÄÄÅÍÁÎÄÏÆÈÉÇÈÄÅÎÓÉÔÙ ÈÉÇÈÓÐÅÅÄÂÏÁÒÄÄÅÓÉÇÎÓ ÓÉÇÎÁÌÉÎÔÅÇÒÉÔÙÓÉÍÕÌÁÔÉÏÎÉÓÂÅÃÏÍÉÎÇÍÏÒÅÉÍÐÏÒÔÁÎÔ1£ÁÄÅÎÃÅ¡ÌÌÅÇÒÏÉÓÊÕÓÔÔÈÅÔÏÏÌÔÈÁÔÃÁÎÍÅÅÔÔÈÅÎÅÅÄ1©ÔÄÅÌÉÖÅÒÓÁÎÅÃÏÎÏÍÉÃÆÒÏÎÔÔÏÂÁÃËÁÄÖÁÎÃÅÄÅÎÖÉÒÏÎÍÅÎÔÆÏÒÔÈÅÐÈÙÓÉÃÁÌÄÅÓÉÇÎÏÆÃÏÍÐÌÅØÍÕÌÔÉ ÌÁÙÅÒ°£¢ÄÅÓÉÇÎÓ1´ÈÉÓÐÁÐÅÒÍÁÉÎÌÙÉÎÔÒÏÄÕÃÅÓÈÏ×ÔÏÕÓÉÎÇÔÈÉÓÔÏÏÌÓ1 K e y wordsÈÉÇÈÓÐÅÅÄ°£¢ ¡ÌÌÅÇÒÏÆÉÌÅÃÈÁÎÇÅ ÓÉÇÎÁÌÉÎÔÅÇÒÉÔÙÓÉÍÕÌÁÔÉÏÎ作者简介李新男 西安电子科技大学研究生 研究方向 计算机系统结构"5现代电子技术6 年第 期总第 期仿真与测试。
PCB设计中的信号完整性分析方法
PCB设计中的信号完整性分析方法在PCB设计过程中，信号完整性是一个至关重要的考虑因素。
信号完整性分析可以帮助设计工程师确保信号在PCB板上传输时能够保持其质量和稳定性，避免出现信号失真或干扰的问题。
在实际的PCB设计中，有多种信号完整性分析方法可以帮助工程师评估并优化设计。
首先，时域分析是一种常用的信号完整性分析方法。
时域分析可以帮助工程师评估信号在信号线上的传输速度和波形变化情况，以及检测信号是否存在回波和反射等问题。
通过时域分析，工程师可以了解信号在PCB板上传输时的时序关系，及时发现潜在的信号完整性问题并做出相应的调整。
另外，频域分析也是一种常用的信号完整性分析方法。
频域分析可以帮助工程师评估信号在频率域上的特性和响应情况，检测信号的频谱分布是否符合设计要求。
通过频域分析，工程师可以发现信号线上的谐波、瞬态等不稳定因素，优化设计以确保信号传输的稳定性。
差分信号分析是另一种常用的信号完整性分析方法。
差分信号由一对相等但反向的信号组成，通过比较这两个信号之间的差异，可以帮助工程师检测信号线上的噪声和干扰情况。
差分信号分析可以有效地提高信号传输的抗干扰能力，保证信号的准确传输。
此外，传输线模型分析也是一种重要的信号完整性分析方法。
通过建立传输线模型，工程师可以模拟信号在线上传输时的电磁特性，评估信号的传输速度、波形变化等参数。
传输线模型分析可以帮助工程师预测信号在PCB板上传输时可能出现的问题，有针对性地进行设计优化。
总的来说，信号完整性分析是PCB设计过程中不可或缺的一部分。
通过时域分析、频域分析、差分信号分析和传输线模型分析等多种方法的结合应用，工程师可以全面、准确地评估设计中信号的传输质量，确保PCB板的稳定性和可靠性。
在实际的PCB设计中，工程师应根据具体的设计要求和条件选择适合的信号完整性分析方法，并不断优化设计以保证信号的稳定传输。
高速PCB设计中信号完整性的仿真与分析经验
用 S igxp软件提取的布线前拓扑图如图 3所示 。
在获得器件 IB IS仿真模型后 , 只需改变传输线 阻抗参数 、电阻值 、信号传输速率等 , 通过仿真就可 得到不同的信号波形以及对应的反射参数 , 找出合 适的传输线阻抗 、电阻值以及信号速率 , 从而得到信 号走线的长度与宽度 。另外 , 选择电阻匹配的方式 有多种 , 如源端端接 、并行端接等 , 布线策略也有不 同 , 如星型 、菊花链型 、自定义型等 , 这些方式的选择 都可通过电路仿真根据仿真结果来确定 。
Ab stract:Such signal in tegrity(SI) issue as tim ing, reflection, cro sstalk, ringing in h igh speed PCB design is discussed. The sim ulation and analysis of a PCB o f AD /DAC m odu le w ith the samp ling rate o f 125MH z a re g iven by using SPECCTRAQuest and S igxp from CADENCE. The p lacem ent and rou ting in high speed PCB are contro led by proper constra in ts according to the resu lt o f pre - rou te and post - route sim ulation. The signal integrity of high speed circu it is assured in a ll steps. Key w ord s:high speed PCB;signal in tegrity(S I);EDA too l;sim ula tion;ana ly sis
PCB设计与信号完整性仿真及声振之家
PCB设计与信号完整性仿真及声振之家我们知道，在做PCB设计时，原理图规定了各信号的连线关系。
设计者在走线时只需要按照连线关系，在满足走线的物理和电气规则的情况下连接完所有的信号线，似乎就完成了设计。
但是正如前面所说的，对于像内存电路板这样的高速电路板设计，仅仅考虑信号的连线关系时远远不够的，粗糙的设计不仅会带来诸如反射、串扰等信号完整性问题，也影响系统的时序，严重的情况下就会导致设计出来的产品无法正常工作。
SPECCTRAQ和任何其他电路分析软件一样，要得到精确的仿真结果，必须给电路元件提供准确的电气模型。
这些模型可能是由元件的制造商提供，也可能设计者按照一定的条件下的测试结果以正确的格式制定出来。
一般情况下，我们无法得知元件的测试结果，所以我们需要获得由元件制造商提供的模型。
通常我们在SPECCTRAQ中使用的是元件的IBIS模型。
必须明确，选用任何不同厂商提供的相同型类或不同类型的元件，都必须找到此元件对应的IBIS模型。
一旦选择的模型不正确，那么此后的任何分析仿真都是毫无意义的。
在某些不得已的情况下，例如无法找到某一元件对应的IBIS模型，我们可能使用类似的元件模型来进行仿真，以得到近似的仿真结果。
但是我们仅能验证大多数情况下相似的模型能得到相似的波形，却无法排除出现不相似波形的可能性。
PCB板级信号完整性的仿真及应用
作者简介：曹宇（１９６９－），男，上海人，硕士，工程师．第６卷第６期２００６年１２月泰州职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴａｉｚｈｏｕＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅＶｏｌ．６Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２００６摘要：针对高速数字电路印刷电路板的板级信号完整性，分析了ＩＢＩＳ模型在板级信号完整性分析中的作用。
利用ＡＤＳ仿真软件，采用电磁仿真建模和电路瞬态仿真测试了某个实际电路版图，给出了实际分析结果。
关键词：信号完整性；ＩＢＩＳ；仿真；Ｓ参数中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０１４２（２００６）０６－００３０－０３信号完整性（ＳＩ，ＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ）的概念是针对高速数字信号提出来的。
以往的数字产品，其时钟或数据频率在几十兆之内时，信号的上升时间大多在几个纳秒，甚至几十纳秒以上。
数字化产品设计工程师关注最多的是“数字设计”保证逻辑正确。
随着数字技术的飞速发展，原先只是在集成电路芯片设计中需要考虑的问题［１］在ＰＣＢ板级设计中正在逐步显现出来，并由此提出了信号完整性的概念。
在众多的讲述信号完整性的论文和专著中［２，３］，对信号完整性的描述都是从信号传输过程中可能出现的问题（比如串扰，阻抗匹配，电磁兼容，抖动等）本身来讨论信号完整性，对信号完整性没有一个统一的定义。
事实上，信号完整性是指信号在通过一定距离的传输路径后在特定接收端口相对指定发送端口信号的还原程度，这个还原程度是指在指定的收发参考端口，发送芯片输出处及接收芯片输入处的波形需满足系统设计的要求［４］。
１、板级信号完整性分析１．１信号完整性分析内容的确定信号完整性分析工作是一项产品开发全流程工作，从产品设计阶段开始一直延续到产品定型。
ＰＣＢ板级设计同样如此。
在系统设计阶段，产品还没有进入试制，需要建立相应的系统模型并得到仿真结果以验证设计思想和设计体系正确与否，这个阶段称前仿真；前仿真通过后，产品投入试制，样品出来后再进行相应的测试和仿真，这个阶段称后仿真。
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作者简介：曹宇（１９６９－），男，上海人，硕士，工程师．第６卷第６期２００６年１２月泰州职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴａｉｚｈｏｕＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅＶｏｌ．６Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２００６摘要：针对高速数字电路印刷电路板的板级信号完整性，分析了ＩＢＩＳ模型在板级信号完整性分析中的作用。
利用ＡＤＳ仿真软件，采用电磁仿真建模和电路瞬态仿真测试了某个实际电路版图，给出了实际分析结果。
关键词：信号完整性；ＩＢＩＳ；仿真；Ｓ参数中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０１４２（２００６）０６－００３０－０３信号完整性（ＳＩ，ＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ）的概念是针对高速数字信号提出来的。
以往的数字产品，其时钟或数据频率在几十兆之内时，信号的上升时间大多在几个纳秒，甚至几十纳秒以上。
数字化产品设计工程师关注最多的是“数字设计”保证逻辑正确。
随着数字技术的飞速发展，原先只是在集成电路芯片设计中需要考虑的问题［１］在ＰＣＢ板级设计中正在逐步显现出来，并由此提出了信号完整性的概念。
在众多的讲述信号完整性的论文和专著中［２，３］，对信号完整性的描述都是从信号传输过程中可能出现的问题（比如串扰，阻抗匹配，电磁兼容，抖动等）本身来讨论信号完整性，对信号完整性没有一个统一的定义。
事实上，信号完整性是指信号在通过一定距离的传输路径后在特定接收端口相对指定发送端口信号的还原程度，这个还原程度是指在指定的收发参考端口，发送芯片输出处及接收芯片输入处的波形需满足系统设计的要求［４］。
１、板级信号完整性分析１．１信号完整性分析内容的确定信号完整性分析工作是一项产品开发全流程工作，从产品设计阶段开始一直延续到产品定型。
ＰＣＢ板级设计同样如此。
在系统设计阶段，产品还没有进入试制，需要建立相应的系统模型并得到仿真结果以验证设计思想和设计体系正确与否，这个阶段称前仿真；前仿真通过后，产品投入试制，样品出来后再进行相应的测试和仿真，这个阶段称后仿真。
假如将每一块ＰＣＢ板视为一个系统，影响这个系统正常工作的信号问题涉及到所有的硬件和软件，包括芯片、封装、ＰＣＢ物理结构、电源及电源传输网络和协议。
对系统所有部分都进行仿真验证是不现实的。
应根据系统设计的要求选定部分内容进行测试仿真。
本文所提及的“板级信号完整性分析”仅针对芯片引脚和走线的互连状态分析。
当被传输的信号脉冲时间参量（如上升时间、传输时间等）已缩短至和互连线上电磁波传输时间处于同一个量级时，信号在互连线上呈现波动效应，应采用微波传输线或分布电路的模型来对待互连线，从而产生了时延、畸变、回波、相邻线之间的干扰噪声等所谓的“互连效应”［１］。
假设ＰＣＢ板上芯片引脚的输入输出信号都是“干净”的，那么只要考虑互连线路本身的互连效应。
事实上，每个芯片引脚在封装时都有其独特的线路特性，这些特性是由其内部的晶体管特性决定的，同样的信号在不同引脚上的传输效率差异很大。
因此，在分析信号传输的互连效应时必须考虑芯片内部的电路特性以提取相对准确的电路模型，并在此基础上作进一步的分析。
这个模型就是在业界被广泛使用的ＩＢＩＳ模型。
１．２ＩＢＩＳ标准模型的建立ＰＣＢ板级信号完整性的仿真及应用曹宇，丁志刚，宗宇伟（上海计算机软件技术开发中心，上海２０１１１２）高速数字电路的发展得益于大规模集成电路性能的快速提升。
随着Ｉ／Ｏ翻转频率的加快和电压门限值的降低，系统设计师必须对电路板上的Ｉ／Ｏ、端接和线路互连作仿真以加速产品推向市场的节奏，降低产品失败的风险，这意味着一种被业界广泛接受的模型必须被建立。
被ＩＣ设计生产厂家广泛应用的ＳＰＩＣＥ（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒｉｔｙｃｉｒｃｕｉｔｅｍｐｈａｓｉｓ）仿真尽管可以得到较高的精确度，但对于ＰＣＢ级和系统级用户来说，它却是不合适的。
一是因为ＳＰＩＣＥ是基于晶体管的几何结构和材料特性来预测晶体管性能的工具，属于晶体管级别的仿真模型，包含有生产厂家的知识产权和工艺技术秘密，厂家大多数不提供这样的模型给用户；二是ＳＰＩＣＥ仿真为追求精确度，仿真计算量很大，计算时间太长，要比ＩＢＩＳ模型高一个数量级；三是不同的仿真器之间是不能完全兼容的，一旦采用了不合适的仿真器进行仿真，得到的结果是不可信的［５］。
由此推动了ＩＢＩＳ的诞生。
ＩＢＩＳ（Ｉ／Ｏｂｕｆｆｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）模型最初是Ｉｎｔｅｌ开发专门用于ＰＣＢ板级和系统级仿真提出的一种行为级的数字信号完整性分析模型［６］，是一种基于Ｖ／Ｉ曲线对Ｉ／Ｏｂｕｆｆｅｒ快速准确建模的方法。
１９９３年４月，由ＥＤＡ厂商、半导体厂商、大学等单位组成的ＩＢＩＳ开放论坛推出了第一个标准版本ＩＢＩＳＶｉｓｉｏｎ１．０，并逐步成为业界进行信号完整性分析的标准模型［７］。
１．３ＩＢＩＳ模型结构和文件格式ＩＢＩＳ模型的一般结构如图１所示：它由五个部分组成，不同特性的管脚（比如输入、输出、三态高阻等）由不同元素组成，所有的结构都是在图１的基础上删减得到的。
需要注意的是该模型只是行为级模型，并不表示芯片内部管脚的实际结构，它表示对应管脚的Ｉ／Ｖ曲线由图１所示的模型来表征。
图１的模型对用户而言是透明的，用户能够得到的是ＩＢＩＳ文件。
ＩＢＩＳ文件本身只是一个ＡＳＣＩＩ格式文件，它以数据的方式构成一个模型，并用于对ＰＣＢ进行信号完整性仿真和时序分析。
实际使用时，需要专门的ＩＢＩＳ模型读取工具来提取，并转化为仿真器能够识别的格式用于实际仿真分析。
２、基于ＢＦ５６１的ＰＣＢ板级信号完整性仿真由于后仿真比前仿真在业界更为普遍，仿真流程也比前仿真要简洁，更容易理解。
本文以某研究院系列产品之一的ＰＣＢ样图（部分）为例，对其作仿真分析。
该主板的主芯片使用ＡＤＳＰ－ＢＦ５６１双核芯片，工作频段为１３３Ｍ。
该芯片被广泛应用于网络多媒体应用领域。
一般的后仿真流程包含四个步骤：（１）提取被仿真电路的拓扑结构；（２）根据需求决定是否加入ＩＢＩＳ模型；（３）选择合适的仿真源；（４）对仿真结果进行分析。
在实际应用中，我们选用安捷伦科技公司的ＡＤＳ软件进行仿真分析。
首先提取拓扑结构。
在实际版图中，最重要的信号是ＢＦ５６１至ＤＤＲ的信号连接线，选取ＢＦ５６１的Ｄ１４、Ｄ１５数据线（连接ＤＤＲ芯片的Ｄ０、Ｄ１引脚）作为演示，图３为被选择的信号网络拓扑结构图。
此时，被提取的只是ＰＣＢ版图，仿真工具要对被选取的网络拓扑结构图进行处理，根据被选取网络的导线形状、金属特图２某产品ＰＣＢ样图（部分）图１ＩＢＩＳ模型基本组成元素图３被选取的信号网路拓扑结构图曹宇，丁志刚，宗宇伟：ＰＣＢ板级信号完整性的仿真及应用第６期３１性、ＰＣＢ层数、过孔形状等特征运用电磁场原理进行２Ｄ、２．５Ｄ、３Ｄ计算，以得到“真实”的电磁场模型。
一般的仿真工具采用的是根据走线形状和过孔尺寸模拟近似为工具中自带的几种标准模型的组合来计算，如ＣＡＤＥＮＣＥ。
ＡＤＳ采用ＭＥＳＨ分块，利用２．５Ｄ电磁场模型提取工具提取实际的ＰＣＢ版图信息，模型精度较高，带来的不便就是计算量很大，一旦模型过于复杂就得不到计算结果，这也是文中仅提取２位数据线的原因之一。
在提取模型的同时计算得到该模型的Ｓ参数，反射、相临传输线的耦合等信息可以直接从图中读出（图４，图５）。
另外，被提取模型可以被当作一个元件放置于原理图中做瞬态仿真（图６中间的方框元件）。
ＢＦ５６１的ＩＢＩＳ文件可以从其官方网站得到。
根据实际运用的情况，我们采用１３３Ｍ的方波信号作为激励信号，最终得到的响应波形和眼图如图７，图８所示。
３、结论从仿真结果可以看出，当ＢＦ５６１芯片工作在１３３Ｍ频率时，反射为－９ｄＢ左右，耦合约为－１６ｄＢ，接收端口的波形和眼图表明该段电路网络能够支持１３３Ｍ的工作频率，ＰＣＢ板的实际工作状态也证明了这一点。
根据工作步骤，扩大Ｓ参数的计算带宽，进一步的仿真结果表明，该电路网络最高支持的芯片工作频率大约在３５０Ｍ左右。
参考文献：［１］李征帆．大规模集成电路中的互连问题和微波技术［Ｊ］．电子学报，１９９２，（５）：６７－６９．［２］ＤｏｕｇｌａｓＢｒｏｏｋｓ．ＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙＩｓｓｕｅｓａｎｄＰｒｉｎｔＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄＤｅｓｉｇｎ［Ｍ］．刘雷波，赵岩，译．北京：机械工业出版社，２００５．［３］ＥｒｉｃＢｏｇａｔｉｎ．ＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ：Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ［Ｍ］．李玉山，李丽平，等，译．北京：电子工业出版社，２００５．［４］李荔．信号完整性与电源完整性的仿真分析与设计［Ｊ］．电子设计应用，２００６，（１）：７２－７５．［５］Ｗｈｙｉｂｉｓ．Ｘｉｌｉｎｘ［ＤＢ／ＯＬ］．（０６－０５－１０）［２００６－９－３］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｉｌｉｎｘ－ｃｈｉｎａ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｄｅｓｉｇｎ＿ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ＿ｄｅｓｉｇｎ／ｓｉ＿ｗｈｙｉｂｉｓ．ｈｔｍ．［６］王巧玉．龙芯系列板级仿真分析［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２００５．［７］胡海欣．高速ＰＣＢ板级信号完整性问题研究［Ｄ］．长沙：国防科技大学，２００４．（下转第４９页）图４端口反射Ｓ参数图５端口耦合Ｓ参数图８１３３Ｍ方波响应眼图图６瞬时仿真连线图图７１３３Ｍ方波响应图第６期泰州职业技术学院学报３２（上接第３２页）ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＢｏａｒｄ－ＬｅｖｅｌＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙｏｎＰＣＢＣＡＯＹｕ，ＤＩＮＧＺｈｉ－ｇａｎｇ，ＺＯＮＧＹｕ－ｗｅｉ（ＳｈａｎｇｈａｉＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｆｔｗａｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１１４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｂｏａｒｄ－ｌｅｖｅｌｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙｉｎｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｄｉｇｉｔａｌｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｅｇｉｖｅｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅＩＢＩＳｍｏｄｅｌｉｎｂｏａｒｄ－ｌｅｖｅｌＳｉｇｎａｌＩｎｔｅｇｒｉｔｙ．ＡＤＳｓｏｆｔｗａｒｅｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅＥＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｅｘｅｃｕｔｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｂｏｕｔａＰＣＢｂｏａｒｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｉｓｇｉｖｅｎｉｎｔｈｅｅｎｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｇｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ；ＩＢＩＳ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓ－ｐａｒａｍｅｔｅｒ（责任编辑崔洁）韩美芳，蔡雷，王素珍：护理安全管理面临的问题与对策第６期严抓不松懈，努力把差错发生率控制到最低状态，虽然事故发生率为零，但仍有一例严重差错发生。