高速高密度pcb设计的关键技术与进展

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1、信阳师范学院学报（自然科学版）JournalofXinyangNormalUniversity第18卷第3期2005年7月（NaturalScienceEdition）Vol.18No.3Jul.2005·综述·评论·争鸣·高速高密度PCB设计的关键技术与进展123周胜海，张海泉，兰洋（1.信阳师范学院物理与电子工程学院，河南信阳464000；2.郑州师范高等专科学校，河南郑州4500543.信阳师范学院计算机系，河南信阳464000）摘要：高速高密度是许多现代电子产品的显著发展趋势之一，高速高密度PCB设计技术即成为一个重要的研究领域.本文介绍了高速高密度PCB设计的关键技术问题（信号完整性

2、、电源完整性、EMC/EMI和热分析）和相关EDA技术的新进展，讨论了高速高密度PCB设计的几种重要趋势.关键词：高速高密度PCB；信号完整性；电源完整性；EMC；热分析；EDA中图分类号：TN41；TP33文献标识码：A文章编号：1003-0972（2005）03-0357-05高速高密度已逐步成为许多现代电子产品的显著发展态.对于有振铃的数字信号，当振荡电平进入VIL～VIH的趋势之一，高速高密度PCB设计技术即成为一个重要的研不确定区时，就可能引起逻辑错误.数字信号的传输必须究领域.有正确的时序.一般的数字芯片都要求数据必须在时钟触与传统的PCB设计相比，高速高密度PCB设计有若干发沿的

3、tsetup前就要稳定，才能保证逻辑的时序正确.信号关键技术问题，需要开发新的设计技术，有很多理论问题和传输延迟的时间太长，则可能在时钟的上升沿或下降沿处技术问题尚待深入研究.同时，对高速高密度PCB要求越接收不到正确的逻辑，从而引起时序错误.来越高，使高速高密度PCB设计不断面临新的问题；大量引起信号完整性问题的原因较复杂，元器件的参数、相关研究成果的不断出现，推动高速高密度PCB设计技术PCB的参数、元器件在PCB上的布局、高速信号的布线等［2，3］不断发展.本文介绍高速高密度PCB设计的关键技术问都是影响信号完整性的重要因素.信号完整性是个系题（信号完整性、电源完整性、EMC/EMI和热

4、分析）和相关统问题，研究和解决信号完整性问题必须用系统的观点.EDA技术的新进展，讨论高速高密度PCB设计的几种重要相对而言，人们对信号完整性问题的研究经历了几十趋势.年，取得了很多重要的理论与技术成果，积累了丰富的经［4］验.很多信号完整性技术已比较成熟，已得到广泛应用.1关键技术问题1.2电源完整性高速高密度PCB设计的关键技术问题主要有信号完电源完整性主要指高速系统中，电源分配系统（power整性（signalintegrity，SI）、电源完整性（powerintegrity，PI）、distributionsystem，PDS）在不同频率上，阻抗特性不同，使EMC/EMI和热分析.P

5、CB上电源层与地层间的电压在电路板的各处不尽相同，1.1信号完整性从而造成供电不连续，产生电源噪声，使芯片不能正常工信号完整性主要指信号在信号线上传输的质量.当电作［5，6］.同时，由于高频辐射，电源完整性问题还会带来路信号能以要求的时序（timing）、持续时间和电压幅值到EMC/EMI问题.在高速度、低工作电压的电路中，电源噪达接收芯片的引脚时，该电路就有好的信号完整性.当信声的危害尤为严重.号不能正常响应或信号质量不能使系统长期稳定工作时，电源完整性的提出，源于在不考虑电源的影响下基于就出现了信号完整性问题.信号完整性问题主要表现为：布线和器件模型而进行信号完整性分析时所带来的巨大误延迟

6、、反射、过冲、振铃、串扰、时序、同步切换噪声、EMI差.［1］等.相对而言，对电源完整性的研究起步较晚，理论研究和信号完整性问题将直接导致信号失真、时序错误，以及技术手段尚不够成熟，是目前高速高密度PCB设计最大的产生错误的数据、地址和控制信号，从而造成系统出错甚至挑战之一.目前主要是采取一些通行的措施［4～7］，在一定瘫痪.通常，对数字芯片而言，高于VIH的电平是逻辑1，低程度上，尽量减小由电源完整性问题带来的不利影响.所于VIL的电平是逻辑0，在VIL～VIH之间的电平是不确定状收稿日期：2004-12-21基金项目：河南省自然科学基金资助项目（0311012500）作者简介：周胜海（19

7、62-），男，河南罗山人，硕士，副教授，主要从事电子技术方向的研究.357第18卷第3期信阳师范学院学报（自然科学版）2005年7月采取的主要措施，一是优化PCB的叠层、布局和布线设计；热量增多.元器件的高密度引脚封装和小型化封装，以及二是适当增加退耦电容.当系统频率小于300～400MHzPCB上元器件密度增大，都使散热条件变差.这些因素可时，在适当的位置设置合适的电容，有助于减小电源完整性导致