高速pcb设计中的信号完整性分析【字数：12951】
摘 要随着电子通信技术迅猛发展，信号传输速率提高的同时高速电路的应用也迅速增多，高速芯片和器件也随之被广泛使用。更多的大规模、超大规模的集成电路被应用到电路系统中。由于发展迅速，使得芯片集成规模的制作越来越大、体积变小、引脚增多、速度提高，极大增加了高速数字电路设计技术的复杂度。信号完整性问题变得越来越突出，在设计行业领域的关注度也不断增加，成为高速PCB设计必须关注的问题。高速信号在传输线上的传输质量就是信号完整性，良好的信号完整性对高速信号有一定要求，要在经过传输后能够有正确的时序和电压输出。若不能正确的做出响应，便会产生信号完整性问题，所以如何处理高速信号问题便成为了设计的关键因素。本次论文将高速PCB设计中如何提高和改善信号完整性问题作为研究方向。影响信号完整性问题存在着诸多因素，在此选择常见的串扰和反射问题进行理论说明，对其产生原因及原理进行详细分析，同时提出相应解决方案以及调整优化电路。其中，对所涉及到的其他理论知识也会进行简述，例如高速电路定义、SI定义、耦合电路、PCB制作流程等。最后利用实例讨论关于信号完整性分析的高速PCB设计方法，对设计存在的信号完整性问题进行分析，以串扰和反射为主做出详细说明，并对电路进行调整和改善。
目 录
引言 5
1.1 课题研究主要思路及结构安排 5
1.2 高速数字电路的定义 5
1.3 信号完整性的定义 5
高速PCB信号完整性的串扰分析 6
2.1 串扰形成原因 6
2.1.1 耦合线的等效电路模型 6
2.1.2 容性耦合 7
2.1.3 感性耦合 9
2.1.4 容性耦合和感性耦合的合成效应 11
2.2 减小串扰解决方案 11
3 高速PCB信号完整性的反射分析 12
3.1 反射形成原因 12
3.2 消除反射的解决方案 14
3.2.1 单端端接技术 14
3.2.2 多负载端接技术 18
4 基于U盘PCB设计的信号完整性分析 20
4.1 基于SI分析的高速PCB设计方法 20
4.1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
U盘系统设计 20
4.1.2 设计前准备 21
4.1.3 布线前仿真 22
4.1.4 布线后仿真 22
4.2 串扰仿真分析 23
4.3 反射仿真分析 25
结论 29
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1 课题研究主要思路及结构安排
本次论文课题研究方向是高速PCB设计中的信号完整性问题，针对相关影响因素进行研究分析。首先会对课题的理论概念进行简述，并阐述课题所涉及到的基本问题。其次重点研究信号完整性问题常见的串扰和反射两个影响因素，对其就如何产生和如何解决进行详细说明。最后以实际的高速PCB系统电路为案例，介绍利用仿真软件解决串扰和反射问题。对仿真结果进行分析，从而得出相关结论。
1.2 高速数字电路的定义
通常有两种方式定义高速数字电路：一种定义是指系统的工作频率高；另一种是指系统中信号的边沿变化速率快。若数字系统的频率已经达到或超过45~50MHz，并且工作在该频率上的电路已经占到此系统的1/3的分量或以上比例，就可称该电路为高速数字电路。如果信号上升沿/下降沿的变化速率过快，即便工作频率过低也可认为是高速数字电路，通常认为信号线中传播延迟的上升时间大于数字信号驱动端的1/2，并产生传输线效应，这种信号就是高速信号，该电路为高速数字电路[1]。
目 录
引言 5
1.1 课题研究主要思路及结构安排 5
1.2 高速数字电路的定义 5
1.3 信号完整性的定义 5
高速PCB信号完整性的串扰分析 6
2.1 串扰形成原因 6
2.1.1 耦合线的等效电路模型 6
2.1.2 容性耦合 7
2.1.3 感性耦合 9
2.1.4 容性耦合和感性耦合的合成效应 11
2.2 减小串扰解决方案 11
3 高速PCB信号完整性的反射分析 12
3.1 反射形成原因 12
3.2 消除反射的解决方案 14
3.2.1 单端端接技术 14
3.2.2 多负载端接技术 18
4 基于U盘PCB设计的信号完整性分析 20
4.1 基于SI分析的高速PCB设计方法 20
4.1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
U盘系统设计 20
4.1.2 设计前准备 21
4.1.3 布线前仿真 22
4.1.4 布线后仿真 22
4.2 串扰仿真分析 23
4.3 反射仿真分析 25
结论 29
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1 课题研究主要思路及结构安排
本次论文课题研究方向是高速PCB设计中的信号完整性问题，针对相关影响因素进行研究分析。首先会对课题的理论概念进行简述，并阐述课题所涉及到的基本问题。其次重点研究信号完整性问题常见的串扰和反射两个影响因素，对其就如何产生和如何解决进行详细说明。最后以实际的高速PCB系统电路为案例，介绍利用仿真软件解决串扰和反射问题。对仿真结果进行分析，从而得出相关结论。
1.2 高速数字电路的定义
通常有两种方式定义高速数字电路：一种定义是指系统的工作频率高；另一种是指系统中信号的边沿变化速率快。若数字系统的频率已经达到或超过45~50MHz，并且工作在该频率上的电路已经占到此系统的1/3的分量或以上比例，就可称该电路为高速数字电路。如果信号上升沿/下降沿的变化速率过快，即便工作频率过低也可认为是高速数字电路，通常认为信号线中传播延迟的上升时间大于数字信号驱动端的1/2，并产生传输线效应，这种信号就是高速信号，该电路为高速数字电路[1]。
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