信号完整性设计指南

合集下载

信号完整性分析与设计

振铃（不单调）
传输线过长串扰多负载阻抗不匹配
课程简介
01-19
常见的信号完整性问题及其原因

昏睡的眼图
原因很多：阻抗不连续，损耗…
课程简介
01-20
常见的信号完整性问题及其原因

串扰当有快速变化的电流流过导线时会产生交变的磁场，而使邻近的导线上感应出信号电压，串扰有时也被称作交调。
课程简介
01-3
高速数字电路设计所面临的挑战
现在数字电路发展的趋势速率越来越快芯片集成度越来越高，PCB板越来越密功耗越来越大信号电压幅度越来越小单端信号向差分信号的转变低速并行总线向高速串行总线的转变
课程简介
01-4
高速数字电路设计所面临的挑战
数字电路工作速率越来越快
信号完整性要求
1）波形完整性Waveform integrity -单调性（monotonic) -噪声裕量（noise margin） -上冲下冲（overshoot,undershoot) -振铃（ringing）
课程简介
01-10
信号完整性要求
2）时序完整性 Timing integrity --建立保持时间（setup/hold time） --时序抖动（timing jitter） --串扰
由于电源/地噪声的复杂性，被与信号完整性分开来，单独作为电源完整性（Power Integrity）来研究。
课程简介
01-22
常见的信号完整性问题及其原因
建立与保持时间问题
数据的超时延时和数据的信号畸变都会造成数据的读取错误，如信号由于出现严重的振铃现象，部分进入非稳定状态，会使数据不能被可靠地提取，造成误码问题。

ADS信号完全性设计

ADS信号完全性设计首先，ADS信号的源头设计是信号完整性设计的基础。

在设计源头时，需要考虑信号的生成方式、传输方式以及引脚布局等。

其中，生成方式可以通过模拟电路设计或数字信号处理来实现，需要确保生成的信号稳定可靠。

传输方式可以选择有线传输或无线传输，根据实际需求来确定。

引脚布局需要遵循电路设计原则，确保信号通路的简洁和分离，减少电磁干扰。

其次，传输路径的设计是ADS信号完整性设计的关键。

传输路径可以包括线缆、连接器、传输线等。

在设计路径时，需要考虑信号的频率、功率以及传输距离等因素。

对于高频信号，需要选择低损耗的线缆和传输线，以减小信号衰减和失真。

对于高功率信号，需要选择能够承受高电流和高温的连接器和线缆。

传输距离较长的情况下，需要选择带有驱动器和接收器的信号放大器，以增强信号的幅度和稳定性。

最后，接收端的处理是ADS信号完整性设计的重要部分。

接收端的处理可以包括信号放大、滤波、采样和解码等。

信号放大可以通过放大器来实现，提高信号的幅度和稳定性。

滤波可以通过低通滤波器来实现，去除噪声和干扰信号。

采样可以通过模数转换器来实现，将连续信号转换为离散信号。

解码可以通过数字信号处理算法来实现，将采样信号恢复为原始信号。

为确保ADS信号的完整性，还需要进行信号的测试和验证。

测试可以通过示波器、频谱分析仪和网络分析仪等设备来实现，对信号的频谱、幅度和时域进行分析。

验证可以通过实际应用场景来实现，检测信号在实际环境中的性能和可靠性。

综上所述，ADS信号的完整性设计涉及信号源头设计、传输路径设计和接收端处理等多个方面。

合理设计和选择信号源、传输路径和接收端处理方式，可以确保ADS信号的完整性和可靠性。

通过信号的测试和验证，可以对设计方案进行检测和改进，提高信号的性能和稳定性。

确保信号完整性的电路板设计准则

确保信号完整性的电路板设计准则信号完整性问题解决得越早，设计效率就越高，从而可避在电路板设计完成之才增加端接器件。

SI设计划的工具和资源不少，本文索信号完整性的核心议题以及决SI问题的几种方法，此忽略设计过程的技细节。

1SI问题的提出随IC输出开速度的提高，不管信号周如何，几乎所有设计都到了信号完整性问题。

即使去你没有遇到SI问题，但是随着电路工频率的提高，今后一定会到信号完整性问题。

信号完整问题主要指信号的过冲和阻尼振现象，它们主要是IC驱幅度和跳变时间的数。

也就是说，即使布线拓扑结构有变化，只要芯片速度变得够快，现有设计也将处于临界状或者停止工作。

我用两个实例来说明信完整性设计是不可避免的。

实例一︰在通信领域，前沿的电信司正为语音和数据交换生产高速电板，此成本并不特别重要，因而可尽量采用多层板。

这样的电路板可实现充分接地并容易构成电回路，也可以根据需要采用量离散的端接器件，但是设计必正确，不能处于临状态。

SI和EMC专家在布线之前要行仿真和计算，然，电路板设计就可以遵循一系列非严格的设计规则，在有疑问地方，可以增加端接器件，从获得尽可能多的SI安全裕量。

路板实际工作过程中总会出现一些问题，为此，通采用可控阻抗端接线，可以避免现SI问题。

简而之，超标准设计可以解SI题。

实例二︰从成本上考虑，电板通常限制在四层以。

这极大限制阻抗控制的作用。

此，布线层少将加剧串扰同时信号线间距还须最小以布放更多的制线。

另一方面，设计工师必须采用最新和最好的CPU、内存和视频总线设计，些设计就必须考虑SI问题。

关于布线拓扑结构和端接方，工程师通常可以CPU制造商那里获得大建议，然而，这些设计指南还必要与制造过程结合起来。

在很程度上，电路板设计师的工作电信设计师的工作要困难，因为增阻抗控制和端接器件的空间很小。

时要充分研究并解决那些不完的信号，同时确保产的设计期限。

下面介绍设计程通用的SI设计准。

2、设计的准备工作在设计开之前，必须先行思考并确定设策略，这样才能指导诸如元器的选择、工艺选择和路板生产成本控制工作。

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。

确保信号完整性的电路板设计准则

确保信号完整性的电路板设计准则确保信号完整性是电路板设计中非常重要的一项考虑因素。

在设计电路板时，我们需要采取一系列措施来最大程度地减小信号丢失、串扰和其他干扰因素的影响。

本文将介绍一些确保信号完整性的电路板设计准则。

1.合理布局电路板合理布局电路板是确保信号完整性的基础。

首先，重要信号线应该尽量短、粗，以减小信号传输过程中的阻抗和反射。

其次，分析电路板上的信号传输路径，避免信号线与功率线、地线等产生干扰。

最后，在布局时应该考虑到信号传输的方向及层叠布局，以最小化信号耦合和串扰。

2.合理走线合理的走线是确保信号完整性的关键之一。

信号线应该尽量直接地连接信号源和接收器，避免多路分叉和过长的走线。

同时，信号线的宽度和距离应根据信号特性和频率来选择，以减小阻抗和串扰。

3.差分信号布线在高速电路板设计中，差分信号布线技术可以显著提高信号完整性。

差分信号传输方式允许通过两根线同时传输一个信号，从而抵消外界干扰并提高抗干扰能力。

在布局和走线过程中，需要将差分信号线相互靠近，保持一定的差分距离和间距。

4.误差、反射和阻抗控制在电路板设计中，误差、反射和阻抗控制是确保信号完整性的重要因素。

为了最小化误差和反射，可以采用终端电阻、阻抗匹配电路和终端电容等技术来调整信号的阻抗匹配。

此外，要合理选择电路板材料和绝缘层厚度，以控制信号的传输速度和阻抗。

5.地平面设计合理的地平面设计对于信号完整性至关重要。

地平面的作用是提供稳定的地引用，减少信号线与地线之间的串扰和阻抗问题。

在布局和走线过程中，需要将地线面分布均匀并靠近信号线。

6.屏蔽和过滤对于一些特殊的电路板设计，可能需要考虑采用屏蔽和过滤技术来进一步提高信号完整性。

屏蔽技术可用于隔离外界电磁干扰，而过滤器可用于滤除无关信号和噪声。

7.模拟和数字信号分离在某些情况下，模拟和数字信号需要进行分离以防止干扰。

在布局和走线过程中，模拟和数字信号线应尽可能独立分离，以减小相互干扰的可能性。

集成电路设计中的信号完整性

集成电路设计中的信号完整性集成电路（IC）设计是现代电子工程的核心。

随着技术的进步，集成电路的复杂性不断增加，这给信号完整性（SI）带来了更大的挑战。

信号完整性是指信号在传输过程中保持其完整性和正确性的能力。

在集成电路设计中，信号完整性是一个至关重要的因素，因为它直接影响到系统的性能和可靠性。

信号完整性问题的产生信号完整性问题的产生主要是由于集成电路中的传输线路特性以及电磁干扰。

传输线路的特性会导致信号在传输过程中发生失真，而电磁干扰则会引起信号的噪声。

这些失真和噪声会影响到信号的质量和性能。

传输线路特性集成电路中的传输线路主要包括导线和连接器。

这些传输线路的特性会影响信号的传输。

例如，导线的电阻会导致信号的延迟，而导线的电感会导致信号的衰减。

此外，传输线路的阻抗不匹配也会引起信号的反射和衰减。

电磁干扰电磁干扰是指外部电磁场对信号的影响。

在集成电路中，电磁干扰主要来自于电源线、信号线和其他电子元件。

电磁干扰会引起信号的噪声，从而影响信号的质量和性能。

信号完整性分析的方法为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要进行信号完整性分析。

信号完整性分析主要包括时域分析和频域分析两种方法。

时域分析时域分析是一种基于时间的方法，用于分析信号在时间上的行为。

时域分析的主要工具是示波器和信号分析仪。

通过时域分析，设计人员可以观察信号的波形，从而确定信号是否发生了失真或噪声。

频域分析频域分析是一种基于频率的方法，用于分析信号在频率上的行为。

频域分析的主要工具是频谱分析仪。

通过频域分析，设计人员可以确定信号的频率成分，从而确定信号是否受到了电磁干扰。

信号完整性设计原则为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要遵循一些基本的设计原则。

最小化导线长度导线长度是影响信号传输延迟和衰减的主要因素。

因此，设计人员应该尽量减少导线的长度，以降低信号传输的延迟和衰减。

匹配阻抗为了减少信号的反射和衰减，设计人员应该确保传输线路的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

高速电路设计中的信号完整性分析与布局布线建议

高速电路设计中的信号完整性分析与布局布线建议在高速电路设计中，信号完整性是一个至关重要的问题，它涉及到数据传输的可靠性和性能。

信号完整性分析与布局布线建议是确保电路正常运行的关键步骤。

本文将介绍高速电路设计中信号完整性的概念、分析方法以及布局布线建议。

首先，我们来了解一下信号完整性的概念。

信号完整性是指当信号在电路中传输时，能够保持其原始形状和幅度，不受噪声、时延和串扰等影响的能力。

对于高速电路来说，信号完整性的保持对于数据的正确传输和系统的稳定性至关重要。

在信号完整性分析中，我们首先需要进行信号完整性的建模和仿真。

建模是指将实际电路抽象成等效电路模型，仿真是指通过数学模型和仿真软件来模拟电路的运行。

常用的建模方法有传输线建模和电源/地面建模。

对于传输线建模，我们可以使用传输线模型来描述信号在电路中的传播，例如时域传输线模型和频域传输线模型。

时域传输线模型主要考虑信号的时域特性，通过考虑电感、电容和电阻等参数来模拟信号在电路中的传播。

而频域传输线模型则主要考虑信号的频域特性，通过考虑传输线的频率响应来模拟信号的传播。

电源/地面建模是指将电源和地面系统抽象为等效电路模型。

在高速电路中，电源和地面是信号传输的两个重要参考。

电源/地面的不稳定性会导致信号完整性的丧失。

因此，准确建模和仿真电源/地面系统对于信号完整性的分析非常重要。

在信号完整性分析中，我们还需要考虑一些与电路相关的参数和现象，例如时延、串扰和抖动等。

时延是指信号从输入到输出之间的延迟时间。

在高速电路中，时延不稳定性会导致信号的失真和时序问题。

串扰是指信号之间由于电磁耦合而产生的干扰。

电路中的布线、地线和电源引脚的位置等都会对串扰产生影响。

抖动是指信号的频率和幅度的不稳定性。

在高速电路中，抖动会导致时钟信号失真和时序错误。

为了保证信号完整性，我们可以根据分析的结果提出一些布局布线的建议。

首先，布局布线时应尽量减少传输线的长度和层间距离，从而降低信号的时延和串扰问题。

电子设计中的信号完整性分析

电子设计中的信号完整性分析在电子设计过程中，信号完整性分析是非常重要的一部分。

信号完整性是指在信号传输过程中保持信号的准确性、稳定性和可靠性，确保信号不会失真或受到干扰。

在现代高速电子设备和系统中，信号完整性分析变得尤为关键，因为高速信号传输会受到许多因素的影响，如信号衰减、延迟、串扰和反射等问题。

信号完整性分析最常见的方法之一是使用传输线理论。

在高速信号传输中，信号被视为在传输线上传输的电磁波，传输线上的阻抗、衰减、延迟等参数都会影响信号的传输质量。

因此，通过对传输线的参数进行建模和仿真，可以帮助设计工程师分析和优化信号的传输性能。

另外，时域分析和频域分析也是信号完整性分析的重要工具。

时域分析可以用来研究信号在时间轴上的波形变化，包括上升时间、下降时间、峰值电压等参数；而频域分析则可以用来研究信号在频率域上的频谱信息，包括频率响应、谐波失真等参数。

通过时域分析和频域分析，设计工程师可以更全面地了解信号的特性和传输过程中可能出现的问题。

除了传输线建模和时频域分析，设计工程师还可以通过仿真软件进行信号完整性分析。

仿真软件可以模拟不同信号在设计电路中的传输过程，帮助工程师快速找出潜在的问题并优化设计方案。

通过仿真软件，设计工程师可以对不同参数进行调整，如传输线长度、阻抗匹配、信号的波形和频谱，以达到最佳的信号完整性。

此外，设计工程师在进行信号完整性分析时还需要考虑一些其他因素，如接地设计、功率分配、EMI（电磁干扰）和ESD（静电放电）等。

这些因素都可能会对信号的传输过程造成影响，设计工程师需要综合考虑这些因素，以保证信号的可靠传输和稳定性。

总的来说，在电子设计中的信号完整性分析是保证高速电子系统可靠性和稳定性的关键步骤。

通过传输线建模、时频域分析、仿真软件以及综合考虑其他因素，设计工程师可以找出潜在的问题并优化设计方案，确保信号的准确传输和稳定性，从而提高电子系统的性能和可靠性。

通过不断学习和应用信号完整性分析的方法，设计工程师可以更好地应对日益复杂的电子系统设计挑战，推动电子科技的发展。

高速数字系统PCB电路中的信号完整性设计方案

现在的高速数字系统的频率可能高达数百兆Hz，其快斜率瞬变和极高的工作频率，以及很大的密集度，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。

破坏了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，信号完整性问题已经越来越引起高速设计人员的关注。

1 信号完整性问题及其产生机理信号完整性SI（Signal Ingrity）涉及传输线上的信号质量及信号定时的准确性。

在数字系统中对于逻辑1和0，总有其对应的参考电压，正如图1（a）中所示：高于ViH的电平是逻辑1，而低于ＶiL的电平视为逻辑0，图中阴影区域则可视为不确定状态。

而由图1（b）可知，实际信号总是存在上冲、下冲和振铃，其振荡电平将很有可能落入阴影部分的不确定区。

信号的传输延迟会直接导致不准确的定时，如果定时不够恰当，则很有可能得到不准确的逻辑。

例如信号传输延迟太大，则很有可能在时钟的上升沿或下降沿处采不到准确的逻辑。

一般的数字芯片都要求数据必须在时钟触发沿的tsetup前即要稳定，才能保证逻辑的定时准确（见图1（c））。

对于一个实际的高速数字系统，信号由于受到电磁干扰等因素的影响，波形可能会比我们想象中的更加糟糕，因而对于tsetup 的要求也更加苛刻，这时，信号完整性是硬件系统设计中的一个至关重要的环节，必须加以认真对待。

一个数字系统能否正确工作其关键在于信号定时是否准确，信号定时与信号在传输线上的传输延迟和信号波形的损坏程度有关。

信号传输延迟和波形的原因复杂多样，但主要是以下三种原因破坏了信号完整性：（1）反射噪声其产生的原因是由于信号的传输线、过孔以及其它互连所造成的阻抗不连续。

（2）信号间的串扰随着印刷板上电路的密集度不断增加，间的几何距离越来越小，这使得信号间的电磁已经不能忽略，这将急剧增加信号间的串扰。

（3）电源、地线噪声由于芯片封装与电源平面间的寄生和的存在，当大量芯片内的电路和输出级同时动作时，会产生较大的瞬态，导致电源线上和地线上的电压波动和变化，这也就是我们通常所说的地跳。

信号完整性设计基础

23
信号完整性—关键点
• 耦合间距
阻抗与其相关；串扰的关键点；总之，没关系的走线越远越好。
• 阻抗
决定反射程度；阻抗要连续。
24
信号完整性—PCB
• 速率-高速/普通 • 成本 • Dk：介电常数，越小越好； • Df：损耗角正切（损耗因子），越小越好； • 稳定性：频率、温度和湿度等。
25
优势：抗干扰。
根源：同进同出，且无串扰。
20
主要内容
一、信号完整性概述二、信号完整性问题分类三、信号完整性实例分析四、信号完整性测量
五、信号完整性设计
21
信号完整性—关键点
• 频率-带宽、信号上升时间 • 耦合长度-信号路径长度 • 耦合介质-介电常数、损耗角度正切 • 耦合间距 • 阻抗-由耦合间距、耦合介质决定
FR4带状线， εr =4.4， Tanδ =0.018，1G时损耗为-3dB/m，
10G时为-34dB/m。
11
• 信号传输 —导体损耗
随着频率升高，电流由于趋肤效应集中在导体表面，受到的阻抗增大，能量以热能耗散，同时，铜箔表面的粗糙度也会加剧导体损耗。
趋肤深度
µ为磁导度、√f成正比。
Td=1/4Tr，反射噪声为25%； Td=1/5Tr，反射噪声为12.5%； Td=1/6Tr，反射噪声为5%；
18
• 信号传输 —串扰
根源：传输线的特征，电容和电感耦合。
容性串扰：
Zv为受害线阻抗。
感性串扰：
Zd为驱动线阻抗。
串扰噪声与驱动信号的压摆动率、耦合长度和间距相关。
19
• 信号传输 —差分信号
27
主要内容
一、信号完整性概述二、信号完整性问题分类三、信号完整性实例分析四、信号完整性测量

集成电路设计中的信号完整性研究

集成电路设计中的信号完整性研究一、前言随着集成电路设计技术的不断发展和完善，信号完整性研究已成为集成电路设计过程中必须重视的一个重点领域。

在电路板设计中，信号完整性研究是确保信号质量和可靠性的重要手段。

本文将对集成电路设计中的信号完整性研究进行详细论述。

二、信号完整性的概念信号完整性是指在电路传输过程中信号的稳定性、可靠性和正确性。

在集成电路设计中，信号完整性的设计目标是确保信号能够正确地到达接收端，确保数据传输时的信号时序、电平等参数的稳定性和一致性。

通常情况下，信号完整性存在三种情况：1. 稳定性完整性：主要是指信号传输过程中的电压、电流和幅度等参数的稳定性。

2. 时序完整性：主要是指信号传输过程中的延时、时钟抖动等影响信号时序的因素的影响。

3. 电磁兼容完整性：主要是指信号在传输过程中所遭受的电磁干扰和抗电磁干扰能力。

三、信号完整性的影响因素在集成电路设计中，信号完整性的影响因素主要从以下几个方面考虑：1. 电线电容和电感：电线电容和电感都会影响信号的传输速度，从而影响信号完整性。

2. 晶体管下射电流：晶体管下射电流是晶体管从开到关或从关到开的过渡时需要的电流，过高或过低都会影响信号完整性。

3. 信号线电阻和接地方式：信号线电阻的大小和接地方式也会影响信号的传输速度和抗干扰能力，进而影响信号完整性。

4. PCB设计和导线布局：PCB设计和导线布局的不合理会导致信号反射、串扰和电容耦合等问题。

四、信号完整性的解决方案为了解决信号完整性的问题，需要采取以下几种解决方案：1. 在电路设计中合理选取元器件：元器件的选择是影响信号完整性的重要因素，在选择元器件时需要根据实际情况合理选取。

2. 采用阻性或者有源补偿技术：对于信号线电阻对信号完整性的影响可以通过阻性或者有源补偿技术来消除或者减小。

3. 良好的布线规划：布线规划是解决信号完整性问题的关键，需要合理安排信号线和电源线的布置，避免信号延迟和干扰。

解决信号完整性问题的100条通用设计原则（干货）

解决信号完整性问题的100条通用设计原则（干货）具有40年研究经验的国际大师Eric Bogatin给出的：100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则No.1 网络信号质量问题最小化策略---保持信号在整个路径中感受到的瞬态阻抗不变。

设计原则：1．使用可控之阻抗布线。

2．理想情况下，所有的信号应使用低电平平面作为参考平面。

3．若使用不同的电压平面作为信号的参考平面，则这些平面之间必须是紧耦合。

为此，用最薄的介质材料将不同的电压平面隔开，幷使用多个传感量小的去耦合电容。

4．使用2D场求解工具计算给定特性阻抗的叠层设计规则，其中包括阻焊层和布线厚度的影响。

5．在点到点的拓扑结构中，无论单向还是双向，都要使用串联端接策略。

6．在多点总线中要端接总线上的所有节点。

7．保持桩线的时延小于最快信号的上升时间的20%。

8．终端电阻应尽可能接近封装焊盘。

9．如果10pF电容的影响不要紧，就不用担心拐点的影响。

10．每个信号都必须有返回路径，它位于信号路径的下方，其宽度至少是信号线宽的三倍。

11．即使信号路径布线绕道进行，也不要跨越返回路径上的突变处。

12．避免在信号路径中使用电气性能变化的布线。

13．保持非均匀区域尽量短。

14．在上升时间小于1 ns的系统中，不要使用轴向引脚电阻，应使用SMT电阻幷使其回路电感最少。

15．当上升时间小于150 ps时，尽量减小终端SMT电阻的回路电感，或者采用集成电阻以及嵌入式电阻。

16．过孔通常呈现容性，减少捕获焊盘和增加反焊盘出砂孔的直径可以减少过孔的影响。

17．可以考虑给低成本线接头的焊盘添加一个小电容来补偿它的高电感。

18．在布线时，使所有差分对的差分阻抗为一常量。

19．在差分对中尽量避免不对称性，所有布线都应该如此。

20．如果差分对中的线距发生改变，也应该调整线宽来保持差分阻抗不变。

21．如果在差分对的一根线上添加一根时延线，则应添加到布线的起始端附近，幷且要将这一区域内的线条间进行去耦合。

SI信号完整性设计

【摘要】随着微电子技术和计算机技术的不断发展，信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。

借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest 仿真软件，利用IBIS模型，对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法，可以发现信号完整性问题，根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计，从而缩短设计周期。

本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题，基于信号完整性分析的PCB 设计方法，传输线基本理论，详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。

讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。

研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。

【关键字】高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真AbstractWith the development of micro-electronics technology and computer technology，application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened.In this paper，interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily．The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity inhigh-speed electrocircuit design.Key WordsHigh-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation目录第一章绪论 (5)第二章Candence Allegro PCB简介 (6)2.1 高速PCB的设计方法 (6)2.2 SpecctraQuest Interconnect Designer在高速信号印刷板设计中的应用.72.3 PCB板的SI仿真分析 (8)第三章信号完整性分析概论 (12)3.1 信号完整性（Signal Integrity）概念 (12)3.2 信号完整性的引发因素 (12)3.3 信号完整性的解决方案 (14)第四章传输线原理 (15)4.1 传输线模型 (15)4.2 传输线的特性阻抗 (16)第五章反射的理论分析和仿真 (19)5.1 反射形成机理 (19)5.2 反射引起的振铃效应 (20)5.3 端接电阻匹配方式 (23)5.4 多负载的端接 (28)5.5 反射的影响因素 (29)第六章串扰的理论分析和仿真 (34)6.1 容性耦合电流 (34)6.2 感性耦合电流 (35)6.3 近端串扰 (36)6.4 远端串扰 (38)6.5 串扰的影响因素 (41)第七章结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (47)附录：A/D、D/A 采样测试板原理图和PCB板图 (61)第一章绪论随着信息宽带化和高速化的发展，以前的低速PCB已完全不能满足日益增长信息化发展的需要，人们对通信需求的不断提高，要求信号的传输和处理的速度越来越快，相应的高速PCB的应用也越来越广，设计也越来越复杂。

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。

PCB的信号完整性设计方法

PCB的信号完整性设计方法随着集成电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加，信号完整性(Signal Integrity) 已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一，元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号线的布线等因素，都会引起信号完整性的问题。

对于PCB布局来说，信号完整性需要提供不影响信号时序或电压的电路板布局，而对电路布线来说，信号完整性则要求提供端接元件、布局策略和布线信息。

PCB上信号速度高、端接元件的布局不正确或高速信号的错误布线都会引起信号完整性问题，从而可能使系统输出不正确的数据、电路工作不正常甚至完全不工作。

如何在PCB板的设计过程中充分考虑信号完整性的因素，并采取有效的控制措施，已经成为当今PCB设计业界中的一个热门话题。

信号完整性问题良好的信号完整性，是指信号在需要的时候能以正确的时序和电压电平数值做出响应。

反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

信号完整性问题能导致或直接带来信号失真、定时错误、不正确数据、地址和控制线以及系统误工作，甚至系统崩溃。

PCB的信号完整性设计方法在PCB设计的实践过程中，人们不断积累了很多电路板的设计规则。

在PCB设计时，认真参照这些设计规则，可以更好地达到PCB的信号完整性。

在设计PCB时，首先要了解整个电路板的设计信息，这主要包括：1、器件数量、器件大小、器件封装，芯片的速率、PCB是否分为低速中速高速区、哪些是接口输入输出区；2、整体布局的要求、器件布局位置、有无大功率器件、芯片器件散热的特殊要求；3、信号线的种类速率及传送方向、信号线的阻抗控制要求、总线速率走向及驱动情况、关键信号及保护措施；4、电源种类、地的种类、对电源和地的噪声容限要求、电源和地平面的设置及分割；5、时钟线的种类和速率、时钟线的来源和去向、时钟延时要求、最长走线要求。

PCB的分层设计了解电路板的基本信息后，要权衡电路板成本与信号完整性的设计要求，选择合理的布线层数。