(工学)信号完整性分析讲稿3讲

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1、信号完整性分析方法闫照文提要3.1用阻抗描述信号完整性3.2阻抗的含义3.3实际的和理想的电路元件3.4时域中理想电阻的阻抗3.5时域中理想电容的阻抗3.6时域中理想电感的阻抗3.7频域中的阻抗3.8等效电气电路模型3.9电路理论和SPICE3.10建模简介3.11小结第3章阻抗和电气模型3.1用阻抗描述信号完整性四类信号完整性问题都是由阻抗引起的:①反射和失真由阻抗的突变引起;②串扰由互容和互感(即阻抗)决定;③电源轨道塌陷与电源分布系统的阻抗有关;④EMI:增大阻抗,减少共模电流,即可减少EMI.第3章阻抗和电气模型建模:物理结果转化为与之等效

2、的电路模型.仿真:使用行为模型来描述信号与阻抗的相互影响,并以此来预测性能.建模和仿真的基础是:把电气特性转换成阻抗描述,分析阻抗对信号的影响.第3章阻抗和电气模型3.2阻抗的含义如图3.2所示,阻抗定义:(3.1)适应时域和频域开路器件阻抗为无穷大;短路器件阻抗为0第3章阻抗和电气模型3.3实际的和理想的电路元件实际元件:可测量的理想元件:仿真器只能仿真理想器件的性能电路模型:实际结构的近似有四种理想的两端电路元件:电阻(集总元件);电容(集总元件);电感(集总元件);传输线(分布元件)第3章阻抗和电气模型3.4时域中理想电阻的阻抗理想电阻两端的

3、电压与流过的电流之间的关系如下:V=I×R(3.2)理想电阻的阻抗:(3.3)第3章阻抗和电气模型3.5时域中理想电容的阻抗电容定义:(3.4)C表示电容，单位F；V表示电压差，单位V；Q表示电荷，单位CI-V特性定义:(3.5)电容器的阻抗:(3.6)与电压波形的形状有关,在时域中使用电容器的阻抗是很不容易的.第3章阻抗和电气模型3.6时域中理想电感的阻抗电感定义:(3.7)V表示电感两端的电压;L表示电感值;I表示流过电感的电流.电感的阻抗:(3.8)时域很难使用.第3章阻抗和电气模型3.7频域中的阻抗正弦波是惟一存在的波形.第3章阻抗和电气模

4、型阻抗定义:电压正弦波和电流正弦波之比阻抗的幅值:电压幅度与电流幅度之比(3.11)阻抗的相位:两波形之间的相移电阻器的阻抗:电阻不变,阻抗不变:(3.12)电容器的阻抗与频率有关:电容不变,但阻抗变化(3.14)电感器的阻抗也与频率有关:电感不变,但阻抗变化(3.16)第3章阻抗和电气模型3.8等效电气电路模型等效电路模型:理想电路元件的组合,也称原理图电路模型的两个特征:一是拓扑结构;二是参数值.用等效模型预测实际行为总存在误差模型的带宽:测量阻抗与预测阻抗非常吻合时的最高正弦波频率.图3.8一阶模型的带宽是70MHz;二阶模型的带宽是5GHz

5、.第3章阻抗和电气模型3.9电路理论和SPICERLC电路模型的阻抗:(3.17)SPICE:电路仿真器,可仿真阻抗.第3章阻抗和电气模型3.10建模简介从简单到复杂带宽越高,模型越复杂第3章阻抗和电气模型3.11小结阻抗理想阻抗实际阻抗第3章阻抗和电气模型作业:用ADS仿真图3.9用ADS仿真图3.10