信号完整性分析及设计,高速电路设计

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1、信号完整性分析及设计1课程安排•Parts1:信号完整性分析概述•Parts2:电源完整性分析•Parts3:高速电路设计分析技术•Parts4:高速PCB设计与仿真分析2信号完整性分析概述•1:高速设计简介•2:信号质量•3:传输线理论和传输线模型-反射-串扰-码间干扰(ISI)-SSN•4:器件模型-晶体管级模型-IBIS模型•5:管理信号质量-端接方案-拓扑结构3高速设计简介•WhatisSignalIntegrity?什么是信号完整性?•ACircuitExample一个电路实例•PurposeofSI信号完整性研究的目的45什么是信号完整性(I)Dr.HowardJohnso

2、n:“Maximizetheperformanceandminimizethecostofinterconnectiontechnologyusedinhigh-speeddigitaldesigns”在高速数字设计中把互联结构的性能最大化,费用最小化“Signalintegrityisafieldofstudyhalf-waybetweendigitaldesignandanalogcircuittheory.”信号完整性涉及到数字和模拟电路理论Fromhttp://www.sigcon.com6什么是信号完整性(II)•AnEngineeringPractice从工程学的角度来看,

3、
Thatensuresallsignalstransmittedarereceivedcorrectly.确保正确接收所传输的所有信号
Thatensuressignalsdonotinterferewithoneanotherinawaytodegradereception.确保信号之间不会相互干扰而损失接收信号的质量
Thatensuressignalsdonotdamageanydevice.确保信号不会损害任何电器元件
Thatensuressignalsdonotpollutetheelectromagneticspectrum.确保信号不会污染电磁频谱7确定高速设计•Wh

4、eneverthedriver’srise/falltimeislessthan4~6timesthenet’selectricallength,thenetwilltendtobehaveasahighspeed(distributed)network.当信号边沿时间小于4到6倍的走线传输时延时,信号当作高速信号处理(分布参数模型)90%PropagationDelayRiseTime<4~6*()10%8集总参数和分布参数•Allpinsseesthesamewaveformatthesametime.同一时间所有管脚波形相同LumpedDifferentpinsseewavefo

5、rmsatdifferenttimes.Thewaveformsmayormaynotbedifferentinshape.同一时间管脚上波形并不相同Distributed9实际考虑点•Rise/falldelay,notdata/clockspeed,determinesthedegreetowhichhighspeedproblemswilloccur.是边沿速率而不是信号速率决定是否需要考虑高速信号问题ThesetwodriverwaveformsThesetwodriverwaveformshavethesameperiod,yetthehavethesameperiod,ye

6、ttheuppersignalwillcreatemoreuppersignalwillcreatemore10nS=100MHzhighspeeddesignproblems.highspeeddesignproblems.10为什么是边沿速率?•Edgeratesdriveseveralcriticalfactors边沿斜率决定下列因素:–Transmissionlinebehavior传输线行为•Theratioofedgeratetoelectricalnetlengthdetermineswhetherthenetbehavesasalumpedordistributedsy

7、stem是边沿速率和传输时延决定是否传输行为是集总还是分布参数系统–Power/groundplanebounce电源地平面波动•Fasterswitchingrequiresmorepowerinlesstime,whichdrawsmorepowerfromthepowerandgroundplanes快速边沿跳变需要更短时间提供更多能量–Crosstalk串扰•Fasterswitchingincreasesthemagneticfiel