高速pcb设计中信号及电源完整性分析与应用

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1、硕士学位论文高速PCB设计中信号及电源完整性分析与应用SignalandPowerIntegrityAnalysisandApplicationinHigh-SpeedPCBDesign作者：李楷导师：刘晓文教授中国矿业大学二〇一六年六月中图分类号TN79学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文高速PCB设计中信号及电源完整性分析与应用SignalandPowerIntegrityAnalysisandApplicationinHigh-SpeedPCBDesign作者李楷导师刘晓文教授申请学位工学硕士培养单位信息与电气工程学院学科专业电子科学与

2、技术研究方向电路与系统答辩委员会主席任子晖评阅人二〇一六年六月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢三年的研究生生活即将结束，在这三年来我得到了很多老师、同学、朋友的帮助，我向所有在我的研究和生活中给过我帮助的人表示感谢。首先衷心感谢我的导师刘晓文、丁恩杰教授，刘老师有着深厚的理论功底、严谨的治学态度，在我的研究学习、论文选题及撰写过

3、程中给予了全面的指导和教诲，提供了很多宝贵的意见，使我受益匪浅。感谢我的同学安瑞、陈春旭、贺信、郎佳敏、吕雅洁、杨优芳、张靖、张敏、周颖、教研室的其他老师和同学，以及一直支持和鼓励我的朋友们，他们不仅在学习和工作上给了我很多宝贵的支持和帮助，在三年的研究生生活上也留下了很多美好的回忆。感谢我的父母，他们在我二十年的学习生涯中付出了太多，给了我最大的关爱、支持和鼓励。最后，我向在百忙之中抽出时间为我的论文提出修改意见、参与答辩的各位专家表示衷心地感谢。摘要随着集成电路技术的快速发展，高速电路中信号及电源完整性问题日益明显，对电路系统的稳定性造成了极大影响，并已成为

4、电子工程师在电路设计过程中不可避免的问题之一，正确处理设计及调试过程中的信号及电源完整性问题已成为高速电路设计中的重要环节。本文分析了无源元件及传输线的高频特性，以及高速互连设计中存在的反射、串扰、时序及电源完整性问题的产生原因，并确定了各类噪声及时序问题的优化方法。在高速互连理论的基础上对一款以i.MX6Q为核心的复杂高速电路板进行设计，利用IBIS模型和HyperLynx仿真工具在板级设计中对信号及电源完整性问题进行仿真分析及优化。根据仿真结果制定布线约束及去耦规则，建立了完整的设计及仿真过程，使串扰噪声、反射噪声、时序误差及电源噪声控制在可接受的范围内。系

5、统使用八层PCB设计，优化布局布线使高速互连串扰噪声峰值降低为20mV；使用ODT功能控制反射噪声在极小的幅度内；控制线长使命令线、控制线及数据线满足时序要求；优化PDN阻抗曲线，减小电源噪声，最终完成PCB的设计及调试。本文在高速PCB设计及仿真的研究中所得的仿真数据、优化方法及结论可以为与此相关的高速电路设计提供一定参考。该论文有图61幅，表4个，参考文献68篇。关键词：信号完整性；电源完整性；HyperLynx；高速电路IAbstractWiththerapiddevelopmentofintegratedcircuittechnology,signali

6、ntegrity(SI)andpowerintegrity(PI)issueshavecausedagreatimpactonthestabilityofcircuitsystemsandtheyhavebecameincreasinglyevidentinhigh-speedcircuits.Forelectronicsengineers,ithasbeenanimportantparttohandletheSIandPIissuescorrectlyinhigh-speedcircuitdesignanddebuggingprocess.Thehigh-fr

7、equencycharacteristicsofpassivecomponentsandtransmissionlineshavebeenanalyzedinthisthesis,aswellasthecausesandoptimizationmethodsofreflection,crosstalk,timingandpowerintegrityissuesofhigh-speedinterconnection.Theeffectofreflection,crosstalkandpowerproblemsthatmayexistincomplexhigh-sp

8、eedcircuitsi