【硕士论文】高速PCB板级信号完整性问题研究.pdf

《【硕士论文】高速PCB板级信号完整性问题研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、分类号0DC工学硕士学位论文V789384学号0206l03l密级高速PCB板级信号完整性问题研究硕士生姓名胡海欣学科专业计算机科学与技术研究方向计算机应用技术指导教师曹跃胜副研究员国防科学技术大学研究生院二004年十一月国防科学技术大学研究生院学位论文摘要电子设计领域的快速发展，使得由集成电路构成的电子系统朝着大规模、小体积和高速度的方向发展。随着芯片的体积越来越小．电路的开关速度越来越快，PCB的密度越来越大，以及信号的工作频率越来越高，如何正确处理板级信号完整性问题已经成为高速PCB设计能否成功的关

2、键。课题首先介绍了传输线的类型和PCB的基本结构，分析了PCB结构对信号传输性能的影响。课题重点研究了板级信号完整性的关键技术一端接和串扰。在高速数字系统设计中，端接的好坏决定了系统的成败，本文仔细研究了端接技术的原理、类型以及各种端接方式的适用范围：针对高速PCB中普遍存在的串扰问题，仔细分析了串扰产生的原因和造成的危害，总结了一些减小串扰的措施。过去高速PCB布线时，过孔的阻抗常常被忽略，而正是这种过孔阻抗不连续所引起的反射，导致了严重的信号完整性问题。课题通过对PCB过孑L的理论分析，提出了一种阻抗

3、可控的过孔设计方法。应用这种方法，可以有效地解决传输线阻抗不连续的问题，借助于仿真工具对这种设计方法进行了仿真与验证。现代高速PCB设计中，电源的种类越来越多，一个平面存在多种电源的现象(电源分割技术)也越来越多地出现。课题中介绍了信号跨电源分割的基本原理，仔细分析了信号跨电源分割造成的危害，研究了数模混合PCB的设计方法。基于器件模型的板级信号完整性分析的PCB设计方法已成为现代高速PCB设计的主流。作为巨型机等重点工程PCB设计方法的探索与研究，课题中着重研究了目前主流的PCB仿真工具和仿真方法，仔细

4、分析了器件模型的原理和建立方法，并通过实例，用仿真工具进行实际的仿真与分析，对重点工程PCB设计分析方法进行了有益的探讨。过去的PCB仿真，要加载SPICE模型才能完成，太复杂也很难实现，课题中采用加载IBIS模型进行信号完整性分析的方法，对影响板级信号完整性的各主要因素都进行了详细的仿真：另外，在板级仿真时，有时找不到合适的IBIS模型，通过分析信号的类型和IBIS模型的语法格式，提出～种利用同类I／oBuffer模型替代仿真的方法，从而解决了板级仿真的可实现性问题。关键词：信号完整性，端接技术，串扰，

5、过孔，跨电源分割，IBIS，SPICE，高速设计国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTWithrapiddevelopmentofmodemelectronicdesigntechnology,electronicsystemscalebecomeslargerandlarger,speedbecomeshi曲erandhigherwhilebulkbecomessmallerandsmaller．SmallertheICbulk，fasterthetransistorswitchspeedan

6、dthesignaloperatingfrequency,thedensityofPCBishigker．Soboard—levelSIisamoreandITloreimportantkeyfactorinelectronicdesign．Inthispaper,firstofall，Wehavereviewedthetypeoftransmissionline，stnlctureofPCB，andanalyzedtheinfluenceofPCBstructuretosignaltransmissio

7、nperformance．TerminationandcrosstalkaresomeofkeytechnologiesofboardlevelSI．Inhi曲一speedsystems，onecommondesignfailureiscausedbyterminationmismatch．Sodetailstudiesonterminationproblemhavebeendoneinthispaper．Anothercommonprobleminhigh—speedPCBiserosstalk．Aft

8、ersufficientanalysisofreasonandharmofcrosstalk，somemeasuresareputforwardtodiminishcrosstalk，Viaimpedanceisoftenignoredintraditionalhigh—speedPCBdesign．Impedancediscontinuityofviawillcausesignalreflection，andthiswill