usb+3.0高速信号完整性的分析及其应用

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1、西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期:西安电子科技大学关于论文

2、使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。本人签名：日期:导师签名：日期:摘要现今的高速系统中，信号传输速率及时钟频率的不断提高，当高速信号经过互连线时会产生延迟、反射、衰减、串扰、色散等信号

3、完整性问题。信号完整性问题已成为高速数字系统设计是否成功的关键问题之一。通用串行总线（USB）协会于2008年推出USB3.0规范，数据传输速度达到5Gbps，是USB2.0传输速度的10倍。因此信号完整性问题成为USB3.0电路设计的关键因素。本文首先介绍了USB的总线特点，比较了USB2.0与USB3.0的共同点及差异点，说明了USB3.0的体系结构及数据传输，给出了USB3.0的测试项目。然后，研究了信号完整性问题及其分析方法，推导了不同拓扑结构差分电路的混合模S参数表达式，并将其应用到高速差

4、分互连系统的信号完整性分析。接下来主要围绕电磁建模仿真，运用三维全波电磁仿真软件HFSS，仿真分析了单端和差分传输线上测试点及过孔的添加对USB3.0高速信号传输的影响；然后从这些分析结果中得出结论，建立设计规则，从而指导高速电路的设计，解决信号完整性问题；最后，完成了主板的电路设计、布局与布线；板级USB3.0信号仿真分析；对实际主板的USB3.0信号进行了测试。本论文中提出的设计规则对改善高速信号完整性起到很好的效果，并且已经推广到第三代串行硬件驱动器接口（SATA3.0）设计中。关键词：通用串

5、行总线信号完整性三维全波电磁仿真混合模S参数高速电路设计AbstractWiththeincreaseofclockfrequencyandedgeratesinhigh-speeddigitalsystems,thesignalexperiencedelay,reflection,attenuation,crosstalk,dispersioninhigh-speedinterconnect,whichgetmorecriticalandbecomedomaininsignalintegrityd

6、esign.Thesignalintegrityproblemsareelectro-magnetic(EM)problemsinnature.USB3.0whichisthethirdmajorrevisionoftheUniversalSerialBus(USB)standardforcomputerconnectivitywaspublishedin2008.Itstransmissionspeedisupto5Gbps,whichis10timesfasterthanUSB2.0(480Mb

7、ps).So,signalintegrityisthekeyfactorinUSB3.0circuitdesign.Firstly,inthisthesisthecharacteristicofUSBisintroducedandthesimilaritiesanddifferencesbetweenUSB3.0andUSB2.0arecomparedandsummarized.ThearchitectureanddatatransmissionofUSB3.0isshowedandthetesti

8、temsofUSB3.0arediscussed.Thentheproblemsofsignalintegrityandanalysismethodarestudiedandthemixed-modes-parametersexpressionofdifferentialcircuitwithdifferenttopologyispresent，andappliedtothesignalintegrityanalysisofhigh-speeddifferential