电路板级的信号完整性问题和仿真分析
电路板设计中的信号完整性分析技术研究
电路板设计中的信号完整性分析技术研究电路板设计是现代电子产品设计的关键环节。
随着电子产品性能要求的不断提高，电路板设计越来越重要。
在电路板设计过程中，信号完整性分析技术是非常重要的。
信号完整性分析技术，顾名思义，是指在电路板设计过程中对信号传输性能进行的评估和优化。
本文将探讨电路板设计中的信号完整性分析技术研究。
一、信号完整性分析技术概述信号完整性分析技术是指在电路板设计中对信号传输性能进行评估和优化的技术。
其主要目的是保证电路板中信号传输的正确性和可靠性。
信号完整性分析技术涉及的内容非常广泛，包括信号时序、匹配阻抗、串扰、功率供电、地面反弹等方面的问题。
因此，信号完整性分析技术是电路板设计中极为重要的一项技术。
二、信号完整性分析技术的研究内容1. 信号时序分析信号时序分析是指对信号的时序进行分析，以确定信号的传输速度和传输延迟。
在电路板中，信号时序的准确性对于信号的传输是非常重要的。
因此，在进行电路板设计时，必须通过信号时序分析来确定信号的传输速度和延迟。
2. 匹配阻抗分析匹配阻抗分析是指在电路板中对电路的阻抗进行匹配，以确保信号的传输效果。
在电路板中，如果电路的阻抗不匹配，就会造成信号反射、失真等问题。
因此，在进行电路板设计时，必须对电路的阻抗进行匹配。
3. 串扰分析串扰分析是指在电路板中对信号的串扰进行分析，以确认信号之间的互相干扰程度。
在电路板中，信号的串扰是非常常见的问题，将会影响信号的传输和接收。
因此，在进行电路板设计时，必须对信号的串扰进行分析和抑制。
4. 功率供电分析功率供电分析是指在电路板中对电路供电的稳定性进行分析，以确保稳定的供电。
在电路板中，电路的稳定供电是非常重要的，不仅会影响电路的稳定性，还会影响到电路的散热效果。
因此，在进行电路板设计时，必须对电路供电进行分析和优化。
5. 地面反弹分析地面反弹分析是指在电路板中对地面反弹现象进行分析，以确认信号的传输质量。
在电路板中，地面反弹现象会对信号的传输产生影响，影响信号的传输质量。
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。
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。
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
电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决
电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决引言：在现代电子设备中，信号完整性是一个至关重要的问题。
由于信号的传输速度越来越高，信号完整性问题变得尤为突出。
本文将分析信号完整性（Signal Integrity，简称SI）问题在电路设计中的重要性，并介绍一些常见的SI问题及其解决方法。
一、信号完整性的重要性信号完整性是指在信号传输过程中保持信号波形的准确性和完整性，确保信号的正确传递和解读。
如果信号受到干扰、衰减或失真，可能会导致数据的错误传输或丢失。
这对于各种电子设备，尤其是高速数据传输的系统来说，都是一项极其重要的考虑因素。
二、常见的SI问题1. 反射干扰反射干扰是信号在多个传输线之间传播时产生的一种干扰现象。
当信号到达传输线末端时，一部分信号能够反射回来，与输入信号相叠加，引起波形失真。
这种干扰主要由于阻抗不匹配引起。
2. 串扰干扰串扰干扰是指在多条相邻的传输线上，信号在传输过程中相互影响的现象。
这种干扰主要由于电磁场相互耦合引起，导致信号波形失真，降低信号质量。
3. 时钟抖动时钟抖动是指时钟信号在传输中出现的随机时移现象。
时钟抖动可能导致时序错误，使系统无法正确同步，进而影响整个系统的性能。
三、SI问题的解决方法1. 降低阻抗不匹配为了解决反射干扰问题，可以通过匹配传输线和负载的阻抗，减少信号反射。
采用合适的终端电阻，可以使信号在传输线上的反射最小化。
2. 优化布线方式在设计电路板布线时，应尽量避免传输线之间的相互干扰。
合理安排和分隔传输线的布局，使用屏蔽层和地平面层等技术手段，可有效减少串扰干扰。
3. 使用信号完整性分析工具借助信号完整性分析工具，可以模拟和分析信号在电路板上的传输过程，帮助发现潜在的SI问题。
通过调整设计参数，优化电路板布线，可以提前预防并解决SI问题。
4. 时钟校准技术对于时钟抖动问题，可以采用时钟校准技术来调整时钟信号的时序和相位。
通过使用高精度的时钟源和时钟校准电路，可以有效减少时钟抖动带来的问题。
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。
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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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。
一、信号完整性定义信号完整性是指在信号线上的信号质量, 是信号在电路中能以正确的时序和电压做出响应的能力。
也就是信号能够按照时序要求定时到达，同时具有较好的信号波形。
比如数字脉冲的时间和振幅一致，没有偏差和抖动，并且快速干净的跳变。
所以信号完整性问题的真正起因是不断缩减的信号上升与下降时间。
差的信号完整性不是由单一因素导致的，而是电路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。
二、常见信号完整性问题1、反射由于信号源端和负载端阻抗不匹配（阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态），导致在传输线上阻抗不连续，引起信号在线上的反射，负载端将一部分电压反射回信号源端，造成电平的抬高，对元件产生破坏性的影响。
如果负载阻抗小于源阻抗，反射电压为负；如果负载阻抗大于源阻抗，反射电压为正。
同时由于信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。
信号的反射可能会引起振铃现象，一个典型的信号振铃如图1所示。
根据前面的分析，可知如果信号传输过程中感受到阻抗的变化，就会发生信号的反射。
这个信号可能是信号驱动端发出的信号，也可能是负载端反射回来的反射信号。
根据反射系数的公式，当信号感受到阻抗变小，就会发生负反射，反射的负电压会使信号产生下冲。
这里我们用理想传输线模型来分析与信号反射有关的重要参数。
在图2中，理想传输线L被内阻为r的数字信号驱动源US驱动，传输线的特性阻抗为Z，负载阻抗为RL。
负载端阻抗与传输线阻抗不匹配会在负载端(B点)反射一部分信号回信号源端(A点)，反射电压信号的幅值由负载反射系数F1决定：（1.1）式中F1称为负载电压反射系数，它实际上是反射电压与入射电压之比。
由式(1.1)可见，-1≤F1≤+l，当RL=Z时，F1=O，不会发生反射。
即只要根据传输线的特性阻抗进行终端匹配，就能消除反射。
当RL<Z时，F1<O，处于过阻尼状态，反射波极性为负；当RL>Z时，F1>O，处于欠阻尼状态，反射波极性为正。
当从负载端反射回的电压到达信号源端时，又将再次反射回负载端，形成二次反射波，此时反射电压的幅值由信号源反射系数F2决定：（1.2）由上分析可知只要负载反射系数或信号源反射系数二者任一为零，则反射都将被消除。
因此在传输线的端接中通常采用两种策略：负载端并行端接匹配、信号源端串行端接匹配。
分析两种端接策略，各有其优缺点。
不过由于并行端接的匹配网络需要与电源连接，使用较为复杂；串行端接只需要在信号源端串入一个电阻，消耗功率小而且易于实现，故而在实际工程被广泛采用。
2、串扰当我们对电路板进行测量时，有时会发现某根信号线，本来没有输出信号，但在仪器上会显示幅度很小的规则波形，好像有信号输出。
如果我们测量一下与它邻近的信号线，也会发现波形，这就是串扰现象。
串扰是指当信号在传输线上传播时，相邻信号之间由于电磁场的相互耦合而产生的不期望的噪声电压信号，即能量由一条线耦合到另一条线上。
我们用图3来分析，A 点的驱动源为干扰源，则A—B间的线网称为干扰源网络，C—D之间的线网被称为被干扰网络，被干扰网络靠近干扰源网络的驱动端的串扰称为近端串扰，而靠近干扰源网络接收端方向的串扰称为远端串扰。
串扰主要源自两相邻导体之间所形成的互感Lm和互容Cm。
根据电磁学理论，交变的电场产生交变的磁场。
所以串扰最容易发生在信号跳变的过程当中，并且信号变化得越快，产生的串扰也就越大。
现在随着电子产品的体积越来越小，布线空间更小或布线密度更大时，更应慎重对待信号线之间的串扰问题，因为高频信号线对与其相邻的信号线的串扰可能会导致门级的误触发，它在电路调试的过程中是很难被轻易发现并妥善解决的。
因此，在布线资源允许的条件下，应尽可能地拉开线间距并减小两根或多根信号线的平行长度，这样可以有效地抑制串扰。
3、地弹在电路板中，由于电源线和地线上存在阻抗，当数字信号进行同步切换时，会产生同步切换噪声。
同时，由于芯片封装电感的存在，在电路同步切换过程中形成的大电流涌动会引起地平面的反弹噪声。
以电路板“地”为参考，就像是芯片内部的“地”电平不断的跳动，因此形象的称之为地弹。
当元件输出端有一个状态跳变到另一个状态时，地弹现象会导致元件逻辑输入端产生毛刺。
对于任何封装的芯片，其引脚都会存在电感电容等寄生参数。
而地弹正是由于引脚上的电感引起的。
为此，我们用仿真软件Multisim构造一个地弹模型（如图4所示），L1就是引脚上的电感，使用开关J1来模拟状态转换，可设置为10ns，用示波器查看电感上的电压变化（如图5所示），可以清晰的发现电压的波动。
这种由于输出转换引起的芯片内部参考地电位漂移就是地弹。
三、信号完整性的仿真分析从上述对信号完整性问题的分析，可以知道今天随着电子产品向高速化、微型化的发展，电路板的设计不可避免的要遇到信号完整性问题。
这里我们将传统的设计流程和现代的设计流程来进行比较，如图6所示。
从图中我们可以很清楚的发现，传统的设计方法，只能在样机生产出来进行测试后，才能找到问题。
而产品设计的好坏与效率只能依靠设计者的经验来把握，延迟了产品的更新速度。
这从时间和成本上来说都是不合理的。
随着科技的发展，纳米级的集成电路已不断涌现，高速电路的设计已成为当今电路板设计的主流。
EDA工具的使用，可以让电脑帮助我们在电路板设计之中，实现产品性能的分析和改进，有效提高产品的生产效率。
我们以Altium公司的Altium Designer 6.0为基础，介绍电路板的信号完整性分析。
在对电路板进行信号完整性分析之前，需要做以下准备：1、每个元件必须有正确的信号完整性模型。
2、电路图中必须有至少一块集成电路。
3、设定电源网络、地网络和激励源。
4、正确设置电路板的层堆栈和各层厚度。
在做好上述准备之后，还需对信号完整性规则进行设置，包括上冲、下冲、过冲、信号高低电平、延迟时间、斜率等等。
然后，进行信号完整性分析。
在分析结果中找到电路在阻抗和反射方面存在的问题，通过具体网络的反射情况，利用终端专家系统分析解决方案，实现阻抗匹配。
我们以LED点阵显示电路为例进行说明。
在准备工作完成以后，执行工具→信号完整性分析命令，可对原理图或PCB图进行分析。
在分析结果中可对具体网络进行反射分析，这里选择CCLK网络进行反射分析，通过图7可知，该网络出现了振铃现象，利用前面反射问题中传输线模型的分析，可以采取终端匹配处理。
Altium Designer 6.0提供了七种端接方案，通过比较我们选择了电源端并联电阻方式。
图8是采用该端接方式后的仿真结果，振铃现象得到了明显改善。
找到理想的端接方案后，即可将端接方式放置到电路图中。
除了反射分析，Altium Designer 6.0还提供了串扰分析，但是串扰分析只能在PCB板中进行。
根据前面讲述的串扰原因，可知它是由两根信号线相互耦合造成。
故而在进行串扰分析时，必须选择两个网络，一个作为入侵网络（Aggressor），另一个作为被侵害网络（Victim）。
这里选择CNT8和RED1两个相邻的网络进行串扰分析，其结果如图9所示。
从波形图中可以看到，由于CNT8网络的干扰，使RED1网络出现严重振荡，需要采取措施减少干扰。
我们采用串联电阻方式进行端接匹配，使用默认的电阻范围，选择扫描步长为10，再进行一次串扰分析，得到如图10所示结果。
可以看到RED1网络的振荡得到明显改善。
我们还可选择其他的端接方案，反复仿真分析，最终找到最佳的端接匹配效果。
这里只是介绍其使用方法。
综合前面对信号完整性的理论分析和仿真分析，可知虽然信号完整性问题是今天电路板级设计中不可避免的问题，但是利用先进EDA工具可以有效地将问题在虚拟设计中降低，提高了设计的质量和效率。
未来将有更多设计将在电脑中完成问题的解决和分析。
作者简介：张定祥（1978—），男，汉族，贵州黄平，贵州电子信息职业技术学院讲师，理学学士，研究方向：EDA技术、单片机技术（贵州省凯里市，556000）。
参考文献：[1]赵建领．Protel电路设计与制版宝典．北京：电子工业出版社，2007．。