PCB设计与信号完整性仿真
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PCB设计是现代电子产品开发中不可或缺的一环。
而信号完整性是保证电子产品性能和可靠性的重要因素之一。
本文将介绍PCB设计中常用的信号完整性分析方法。
一、信号完整性的重要性信号完整性是指信号在电路板上的传输过程中，能够保持其原有的波形、速度和幅度，没有失真、噪声或者延迟。
信号完整性的不良会导致各种问题，如时钟偏移、串扰、干扰等，从而影响整个系统的性能和稳定性。
二、信号完整性分析方法1. 布线规则设计在PCB设计过程中，通过合理的布线规则设计可以减少信号的串扰和耦合。
比如，避免信号线之间的交叉、保持适当的距离、分层布线等。
2. 传输线理论传输线理论是用于分析高速信号传输的一种方法。
通过建立传输线模型，可以预测信号在传输过程中的行为。
在信号完整性分析中，可以使用传输线理论对信号的波形、传播时间和幅度进行分析。
3. 电磁仿真电磁仿真是一种基于数值计算的信号完整性分析方法。
通过建立PCB的电磁场模型，可以确定信号在电路板上的传播路径和互连耦合情况。
常用的电磁仿真软件包括HFSS、ADS等。
4. 时域分析时域分析是一种基于时间的信号完整性分析方法。
通过观察信号的波形和过渡边沿，可以判断信号是否出现失真、震荡或者反射等问题。
常用的时域分析工具包括示波器、逻辑分析仪等。
5. 频域分析频域分析是一种基于频率的信号完整性分析方法。
通过对信号的频谱进行分析，可以判断信号是否出现带宽限制、谐振或者频率响应不平坦等问题。
常用的频域分析工具包括频谱分析仪、网络分析仪等。
6. 时序分析时序分析是一种基于时钟的信号完整性分析方法。
通过分析信号在时钟边沿触发的时间关系，可以判断信号的稳定性和时钟偏移情况。
常用的时序分析工具包括时序分析仪、时钟提取软件等。
三、信号完整性验证流程针对PCB设计中的信号完整性问题，通常可以采用以下的验证流程：1. 设计规则检查（DRC）：通过软件工具检查布线是否符合设计规则，是否存在潜在的信号完整性问题。
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。
基于Cadence_Allegro的高速PCB设计信号完整性分析与仿真
基于Cadence_Allegro的高速PCB设计信号完整性分析与仿真覃婕;阎波;林水生【摘要】信号完整性问题已成为当今高速PCB设计的一大挑战,传统的设计方法无法实现较高的一次设计成功率,急需基于EDA软件进行SI仿真辅助设计的方法以解决此问题.在此主要研究了常见反射、串扰、时序等信号完整性问题的基础理论及解决方法,并基于IBIS模型,采用Cadence_Allegro软件的Specctraquest和Sigxp组件工具对设计的高速14位ADC/DAC应用系统实例进行了SI仿真与分析,验证了常见SI问题解决方法的正确性.%Signal Integrity (SI) problem has became one of the greatest challenge in high-speed PCB design area, the traditional design method is hard to realize high once-through design success, SI simulation aided design method based on EDA software is demanded to solve this problem. The basic theory and solutions of some normal SI problems such as reflection,crosstalk and timing are researched. SI analysis and simulation of a high-speed 14bits ADC/DAC application system based on Specctraquest and Sigxp in Cadence_Allegrospb 16. 0 are designed, the validity of the solutions to the SI problems is verified.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)010【总页数】4页(P169-171,178)【关键词】高速PCB设计;信号完整性;反射;串扰;时序;SI分析及仿真【作者】覃婕;阎波;林水生【作者单位】电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都,611731;电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都,611731;电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都,611731【正文语种】中文【中图分类】TN919-340 引言随着半导体工艺的迅猛发展以及人们对信息高速化、宽带化的需求，高速PCB 设计已经成为电子产品研制的一个重要环节，信号完整性( Signal Integrity，SI)问题(包括反射、串扰、定时等)也逐渐发展成为高速PCB设计中难以避免的难题，若不能较好地解决信号完整性设计问题，将有可能造成高速PCB设计的致命错误，浪费财力物力，延长开发周期，降低生产效率。
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。
基于信号完整性的高速数据采集存储器PCB设计与仿真
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析提供 了Ｐ Ｂ ｃ 设计准则 ，在Ｐ Ｂ Ｃ 布线完成后 ，对其再次进行信号完整性仿真分析 ，仿真结果表明 ，该系统的传 输 信号边缘较光滑 、无 明显过冲 、下冲、振铃现象 ，符合信号完整陛要求 。
关键词 ： 高速数据采集存储器 ；高速Ｐ Ｂ “ ｙｅ ｙｘ Ｃ ； Ｈ ｐｒ ｎ ”软件 ；信号完整性仿真分析 Ｌ
Ｄｙ ａ ｃ ｅｓｒ ｎ （ ｒ ｉ ｒｔ ｏ Ｃ ｉａ Ｍ ｉ ｓ ｆ ｄ ｃｔ ｎ ａ ｕｎ００ ５ ，Ｃ ｉａ ｎｍｉＭ ａ ｅ ｔ Ｎｏ ｈＵｎｖ ｓｙ ｆ ｈｎ ）， ｎ ｔ ｏ Ｅ ｕａ ｏ ，Ｔ ｉ ａ ３ ０ １ ｈｎ ） ｕ ｍｅ ｔ ｅｉ ｉｒ ｙ ｉ ｙ
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基于信号完整性分析的高速PCB设计
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计 ， 而 达 到提 高 设 计 质 量 ， 短 设 计 周 期 的 目的 。 从 缩
求 的时 间 内 ， 号 能 够 不 失 真 地 从 源 端 传 送 到 接 收 端 ， 信 就
称 该 信 号 是 完 整 的 ］ 随 着 半 导 体 工 艺 的 迅 猛 发 展 、ｃ 。 Ｉ
１ 应 用 设 计 实 例
大地 提 高 了 电路 设 计 质 量 ， 缩短 了研 发 周 期 。本 文 主要 介 绍反 射 和 串扰 仿 真 。 关 键 词 ：信 号 完整 性 ； 速 电路 ； 扑 结 构 高 拓 中 图分 类 号 ：ＴＮ７ ０ １ 文 献 标 识码 ：Ａ
Cadence SI信号完整性仿真技术
Cadence PCB SI仿真流程——孙海峰高速高密度多层PCB板的SI/EMC(信号完整性/电磁兼容)问题长久以来一直是设计者所面对的最大挑战。
然而，随着主流的MCU、DSP和处理器大多工作在100MHz以上(有些甚至工作于GHz级以上)，以及越来越多的高速I/O埠和RF前端也都工作在GHz级以上，再加上应用系统的小型化趋势导致的PCB 空间缩小问题，使得目前的高速高密度PCB板设计已经变得越来越普遍。
许多产业分析师指出，在进入21世纪以后，80%以上的多层PCB设计都将会针对高速电路。
高速讯号会导致PCB板上的长互连走线产生传输线效应，它使得PCB设计者必须考虑传输线的延迟和阻抗搭配问题，因为接收端和驱动端的阻抗不搭配都会在传输在线产生反射讯号，而严重影响到讯号的完整性。
另一方面，高密度PCB板上的高速讯号或频率走线则会对间距越来越小的相邻走线产生很难准确量化的串扰与EMC问题。
SI和EMC的问题将会导致PCB设计过程的反复，而使得产品的开发周期一再延误。
一般来说，高速高密度PCB需要复杂的阻抗受控布线策略才能确保电路正常工作。
随着新型组件的电压越来越低、PCB板密度越来越大、边缘转换速率越来越快，以及开发周期越来越短，SI/EMC挑战便日趋严峻。
为了达到这个挑战的要求，目前的PCB设计者必须采用新的方法来确保其PCB设计的可行性与可制造性。
过去的传统设计规则已经无法满足今日的时序和讯号完整性要求，而必须采取包含仿真功能的新款工具才足以确保设计成功。
Cadence的Allegro PCB SI提供了一种弹性化且整合的信号完整性问题解决方案，它是一种完整的SI/PI(功率完整性)/EMI问题的协同解决方案，适用于高速PCB设计周期的每个阶段，并解决与电气性能相关的问题。
Allegro PCB SI信号完整性分析的操作步骤，就是接下来将要介绍的。
一、Allegro PCB SI分析前准备：1、准备需要分析的PCB，如下图；2、SI分析前的相关设置，执行T ools/Setup Advisor,进入Database Setup Advisor 对话框，进行SI分析前的设置；（1）设置PCB叠层的材料、阻抗等，点击Edit Cross section，进入叠层阻抗等设置界面。
PCB与信号完整性工程设计原理及方法
电磁波在介质的中的传输速度只与介质的介电常数或等效介电常 数有关。
FR4带状线的典型传输速度为180ps/inch
耦合传输线分析
由于信号之间存在耦合，就引出了有效特征阻抗的概念： 若传输线加相反激励，则有效特征阻抗为：Zo= Z(1－K)，即奇模阻抗； 若传输线加相同激励，则有效特征阻抗为：Ze= Z(1＋K)，即偶模阻抗。 差分阻抗就是奇模阻抗的两倍。K为两根传输线之间的耦合系数。
为传播常数 为特征阻抗
由于R, G 远 小于 jwL、 jwC， 所 以通常所说的 阻抗是指：
Zo = L/C
单根传输线的分析方法（续）
从通解中可以看到传输线上的任意一点的电压和电流都是入射波 和反射波的叠加，传输因此传输线上任意一点的输入阻抗值都是 时间、位置、终端匹配的函数，再使用输入阻抗来研究传输线已 经失去意义了，所以引入了特征阻抗、行波系数、反射系数的概 念描述传输线。
PCB与 信 号 完 整 性 分 析 基 础
目录
前言 信号完整性（Signal Itegrity）概念 信号完整性（Signal Itegrity）原理 信号完整性仿真技术 信号完整性工程设计应用
现代电子设计的挑战
不断缩小的特征尺寸
高速问题更加突出
信号边缘速率越来越快 片内和片外时钟速率越来越高 系统和板级SI、EMC问题更加突出
流与侵害网络的跳变方向一致。
串扰与耦合机理
前向串扰： 1/2Ic-IL 后向串扰： 1/2Ic+IL 在理想情况下，前向串扰是相抵消的，通常IL比Ic大。 后向串扰脉冲幅度饱和，宽度是信号在平行耦合线长度上传输时间 的两倍，前向串扰脉冲宽度与驱动信号上升时间相同，幅度随耦合 长度增加而增加，最终达到饱和。
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本人技术屌丝一枚，从事PCB相关工作已达8年有余，现供职于世界闻名的首屈一指的芯片设计公司，从苦逼的板厂制板实习，到初入Pcblayout，再到各种仿真的实战，再到今天的销售工作，一步一步一路兢兢业业诚诚恳恳，有一些相关领悟和大家分享。
买卖不成也可交流。
1.谈起硬件工作，是原理图，pcb，码农的结合体，如果你开始了苦逼的pcblayout工作，那么将是漫长的迷茫之路，日复一日年复一年，永远搞不完的布局，拉线。
眼冒金星不是梦。
最多你可以懂得各种模块的不同处理方式，各种高速信号的设计，但永远只能按照别人的意见进行，毫无乐趣。
2.谈起EDA相关软件，形象的说，就普通的PROTEL/AD来说你可能只有3-6K，对于pads 可能你有5-8K，对于ALLEGRO你可能6-10K,你会哀叹做的东西一样，却同工不同酬，没办法这就是市场，我们来不得无意义的抱怨。
3.众所周知，一个PCB从业者最好的后路就是仿真工作，为什么呢？一；你可以懂得各种模块的设计原则，可以优化不准确的部分，可以改善SI/PI可以做很多，这往往是至关重要的，你可以最大化节约成本，减少器件却功效相同；二；从一个pcblayout到仿真算是水到渠成，让路走的更远；
三：现实的说薪资可以到达11-15K or more，却更轻松，更有价值，发言权，你不愿意吗？
现在由于本人已技术转销售，现在就是生意人了哈哈，我也查询过各种仿真资料我发现很少，最多不过是Mentor Graphics 的HyperLynx ，candense的si工具，
但是他们真的太low了，精确度和完整性根本不能保证，最多是定性的能力，无法定量。
真正的仿真是完整的die到die的仿真，是完整的系统的，是需要更高级的仿真软件，被收购的xxsigrity，xx ansys，hspicexx，adxx等等，这些软件才是真正的仿真。
本人提供各种软件及实战代码，例子，从基本入门到高级仿真，从电源仿真，到ddr仿真到高速串行仿真，应有尽有，，完全可以使用，想想以后的高薪，这点投入算什么呢？舍不得孩子套不住狼哦。
所有软件全兼容32位和64位系统。
切记本人还提供学习手册，你懂的，完全快速进入仿真领域。
你懂的！
希望各位好好斟酌，自己的路是哪个方向，是否想更好的发展，舍得是哲学范畴，投资看得是利润的最大化，学会投资吧，因为他值得拥有，骚年！
注：本人也可提供培训服务，面面俱到，形象具体，包会！
有购买和学习培训兴趣的请联系 QQ:2941392162。