信号完整性、电源完整性培训报告

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1、SI、PI及高速电路设计培训报告SI、PI及高速电路设计培训报告（）报告人：Raul提交日期：20**-*-**12SI、PI及高速电路设计培训报告一、前言2**至**日，我很荣幸地代表###参加了由中国电子标准协会主办的《SI、PI及高速电路设计与案例分析培训》的培训班。培训的主要目的为帮助广大电子工程技术人员通过应用实例全面掌握信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的分析方法与设计技巧，为企业培养优秀的SI工程师，从而提高产品质量和可靠性。主讲专家：**，现任某跨国公司高级研究员，曾任Intel、IBM高级硬件工

2、程师，负责高性能服务器基础架构研究。一直从事于高速系统的信号完整性和电源完整性分析，曾获得公司多种奖项，拥有多项专利。主要研究方向为和实践经验包括：Many-Core系统结构研究、软硬件协同仿真技术、基于IBM，Intel，AMD等不同架构的系统设计、高速复杂系统设计及SI，PI，EMC仿真分析技术。通过这次培训，我深受启发，作为EMC工程师，在产品EMC设计和整改过程中，经常遇到一些问题，经常思考信号是怎样传播，怎样才能降低产品的EMI等，通过这次培训，让我加深了对一些问题和现象的认识。对SI和PI问题有个系统的认

3、识，具体内容从下面几个方面讲述。二、高速系统设计简介1.什么是高速系统设计不同的工程师对于该问题有不同的认识：1)凡是频率大于50MHz的信号，就是为高速信号，当板上频率大于50MHz的信号占了1/3以上，就必须进行信号完整性设计；2)信号是否高速和频率无直接关系，而是信号上升沿3)当信号所在的传输路径长度大于1/6倍传输信号的波长时，信号被认为是高速信号；4)当信号沿着传输线传播时，发生了严重的趋肤效应和电离损耗时，认为是高速信号。我的个人理解为，高速系统设计必须从电路板上的信号上升或下降时间已经传输线的长度来考虑

4、，当传输延时大于上升时间的1/2时开始，我们就应该考虑信号完整性问题，因为随着传输线长度的增加，传输延时也增加，反射回来的信号将影响驱动端的信号质量，此时由此类电路组成的系统就属于高速系统。2.高频信号还是高速信号在高速系统中，对于高频信号是指的为Frequency，是信号的频率，一般为模拟信号。而高速信号，指的是Time，属于时域，考虑的是时序关系。而且在高速系统中，所有的数字信号都是由模拟信号叠加而成，例如一个方波信号就可以通过下面的公式得出是由不同频率的正弦波组成。12SI、PI及高速电路设计培训报告通过这些理

5、论学习，让我们能更加充分的理解，为什么SDCLK信号上升时间越短，高次谐波分量越大，对EMC的影响越大，因此我们在电路设计过程中在满足系统时序的前提下，应该尽量降低这些高频信号的上升时间。1.SI工作流程1)查找所以SI问题和根源；2)针对这些问题，在可行范围内，减小影响；3)在Prelayout阶段，用分析工具进行方案验证；4)在PostLaout阶段，确认方案实施的正确性；5)利用仿真工具和个人经验知识，在产品性能和成本之间寻找平衡点。一、微波和传输线理论基础1.传输线阻抗传输线的定义为信号路径或数字信号传送端与

6、接收端之间的导体连接线。传输线的要求是零衰减、带宽无限大、对所有频率线性相位响应，但事实并非如此。组成信号传输回路的两个导体之间存在分布电感和分布电容，当信号沿该导体传输时，信号的跃变电压（V）和跃变电流（I）的比值称为特性阻抗（Z0），即Z0=V/I。我们可以结合传输线的具体结构、尺寸、填充的媒质来计算具体传输线的分布参数。通常给出的是单位长度传输线的分布参数，即电容、电感、电阻、电导。有了分布参数，我们就可以将均匀传输线分割成许多微分段。这样，每个微分段可看作集中参数电路，其集中参数，其等效电路为一个π型网络，如

7、下图所示。整个传输线的等效电路就是无穷多个这样的网络的级联。因此传输线的阻抗也能由下面的公式获得。12SI、PI及高速电路设计培训报告因此各种传输线的阻抗可以由近似公式求得：微带线的特性阻抗计算公式为：带状线的计算公式为：在高速系统中，所有的工作特性都取决于组成系统各部分的阻抗特性，也就是说，在高速系统中所有的现象都可以用阻抗特性来解释。由于传输线的阻抗不连续，发生阻抗突变，引起信号的反射，从而引起信号本身的畸变。因此分析传输线阻抗，是高速系统设计的基础。1.传输线的损耗传输线的损耗包括以下几个方面：导体的DC损耗；

8、导体交流高频损耗、趋肤效应和邻近效应造成导体的损耗、介质损耗等。传输线的趋肤效应是指直流电流流过导体时，截面积上的电流密度是均匀的，但高频交变电流流过导体时，电流密度越靠近表面越大，设集肤效应的表面深度为δ。δ=12SI、PI及高速电路设计培训报告趋肤深度取决于信号的频率，金属的电导率和磁导率。邻近效应是指两个邻近导体中的电流的相互吸引（或排斥