基于电源完整性的高速数字电路优化设计与仿真的技术研究

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1、１０２７０：ＴＰ３学号！１２３３０００４１学校代码：分类号止為呼絶乂爹硕±专业学位论文Ｉ：三．二—，Ｈ；基于电源完整性的高速数字电路优化设计与真的技測究专业学位类别：工程硕±专业领域：计算机技术作者姓名：习学平指导教师：赵梗明郭勇答辩日期：２０１６年５月上海师范大学硕士学位论文摘要摘要当今电子技术快速发展,大规模高速数字电路越来越多的应用到电子系统中。激烈的市场竞争要求一个产品从设计到投放市场的时间越短越好，很多产品的研发时间大部分是花费在为解决高速印刷电

2、路板设计中存在的电源完整性问题上，电源完整性问题对系统性能的影响越来越突出,会导致电压不稳、产生电磁干扰、系统工作不稳定和PCB板翘曲变形甚至烧断线路等问题。利用电源仿真分析的方法,可以在PCB设计阶段尽可能地发现并解决隐藏的电源完整性问题,最大限度地减小产品设计失败的概率,提高电路系统工作的可靠性,提高一次成功的几率，从而缩短开发周期,降低开发成本。本文基于高速数字电路理论和电源完整性基础理论,对高速数字电路的电源网络设计做了比较详细的分析与研究。主要工作如下:首先,在电源完整性方面,介绍了电源分配网络系统的组成，分析了布线设

3、计对电源阻抗的影响，验证了电容布局方式降低PDN阻抗的方法。利用仿真工具PowerSI以及仿真流程进行实例仿真。其次,在PCB设计方面,主要基于Cadence公司的PCB设计流程，运用Allegro软件进行高速数字电路的PCB设计，主要分为布局设计、叠层设置、布线设计等，重点在电源网络的布线设计。最后,基于高通MSM8909芯片平台的PCB设计,根据仿真结果分析,针对其存在的电源完整性问题,提出了具体的布局与布线优化方案,经过修改后进行仿真验证，该设计已经能够满足高通的电源目标阻抗的要求。关键词高速数字电路；电源完整性；PCB板

4、；PDN；目标阻抗IAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofScienceAbstractNowadayselectronictechnologyisdevelopingatveryfastspeed.LargeScaleintegratedcircuitisappliedtotheelectronicsystemsmoreandmore.Competitivemarketrequiresaproductfromdesigntotheshortertimetomarket,thebette

5、r,Manyproductdevelopmenttimeisspentinordertosolvemostofthehigh-speedPrintedCircuitBoarddesigninthepresenceofpowerintegrityissues,Powerintegrityissuesaffectingsystemperformancemoreprominent,ItWillleadtovoltageinstability,Electromagneticinterference,Systeminstabilityan

6、dPCBboardwarpageevenblownlinesandotherissues.Bysimulationandanalysis,ItcanbeasmuchaspossibletofindandsolvethehiddenpowerintegrityproblemsinPCBdesignstage,Productdesigntominimizetheprobabilityoffailure,Improvethereliabilityofthecircuitoperationofthesystem,Improvethech

7、ancesofasuccessful,thedevelopmentperiodisshortenedandthecostisreduced.Thisworkwasbasedonthetheoriesofhigh-speedcircuitandpowerbasic,Powersupplynetworkdesignforhigh-speeddigitalcircuitstodoamoredetailedanalysisandresearch.Themaincontributionsarefollowed:First,powerint

8、egrity,describesthecompositionofthepowerdistributionnetworksystem,designedtoanalyzetheimpactofpowersupplywiringimpedance,capacitanc