高速印刷电路板的设计及DDR2仿真

摘要

随着微电子技术和计算机技术的不断发展，电源的完整性问题，信号的完整性问题，以及电磁兼容性的问题越来越突出，严重的影响了系统的性能甚至功能的实现。信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest仿真软件，利用IBIS模型，对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法，可以发现信号完整性问题，根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计。 本论文详细地介绍了基于信号完整性和电磁兼容性分析的高速印刷电路板设计方法。所需完成的设计为满足信号完整性和电磁兼容性要求的笔记型电脑用主板，所采用的主板材料为FR-4(玻璃布-环氧树脂)，采用了八层叠层结构。论文阐述了高速数字系统设计的基本理论，侧重于复杂系统的信号完整性和电磁兼容性的特殊要求和相关问题的分析，然后讨论了能够满足上述功能和要求的高速印刷电路板的设计方法，并最终完成了一款笔记型电脑主板的设计。 在所做的笔记型电脑主板的设计中，根据拟用集成电路芯片和元器件的封装形式和应用要求，确定了集成块和元器件的种类、主板的工艺条件、以及电路板生产成本的控制方案，细致地考虑了芯片(和元器件)的布局规则、电源设计规则、以及布线策略等，使其满足赖以可靠工作的信号完整性和电磁兼容性要求。论文特别关注了主板中的DDR2部分，这部分的工作性能对整个系统性能的影响尤其重要，因此采用了IBIS模型(输入/输入信息模型)对这部分专门做了信号完整性仿真分析，包括高速信号传输线的反射、串扰、以及时序等的仿真分析；提出了减少反射和串扰的有效方法，确定了满足时序要求的传输线长度匹配规则；对芯片下方走线密集的部分采用了新的布线策略，从而确定了DDR2部分的走线规则。 本论文提出的设计思想和方法可以降低因设计不当而导致产品失败的风险，减少重复修改和制作的次数，从而有利于缩短开发周期、降低开发成本。对所做的整体设计经过仿真表明达到了预期设计要求，已经进入实际制作环节。

目录

文摘

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第一章印刷电路板概述

1.1简介

1.1.1印刷电路板的发展过程

1.1.2印刷电路板的分类

1.1.3印刷电路板的制作工艺流程

1.1.4印刷电路板的发展趋势

1.2印刷电路板的材料和工艺基础

1.2.1印刷电路板基板

1.2.2 过孔

1.2.3焊盘尺寸

1.2.4连接器

1.2.5导线尺寸

1.2.6封装技术

1.2.7零件封装技术

1.2.8印制电路板的尺寸

1.2.9节省制造成本的方法

1.3印制板设计过程

1.3.1线路图设计的基本方法

1.3.2印制板图设计中应注意事项

1.3.3印制板的设计过程

1.4本论文的研究内容、目的、及意义

第二章高速数字系统设计的理论基础

2.1引言

2.1.1转折频率

2.1.2集总参数系统和分布参数系统

2.2传输线

2.2.1传输线参数

2.2.2传输线上的反射

2.2.3非理想传输线

2.3串扰

2.3.1互感和互容

2.3.2串扰引起的噪声

2.4非理想电流回路

2.4.1最小电感路径

2.4.2跨沟传输的信号

2.4.3切换参考平面的信号

2.3.4参考层为电源或者地的信号

2.3.5其他非理想电流回路

2.3.6差分信号

2.5电源系统

2.5.1系统级电源分配

2.5.2去耦电容

2.5.3同步开关输出噪声

2.6数字时序分析

2.6.1共同时钟时序

2.6.2源同步时序

2.6.3可选的总线数据传输技术

2.6.4利用眼图分析源同步时序方程

第三章高速PCB板设计中的关键问题及处理措施

3.1信号完整性设计

3.1.1概述

3.1.2通用的SI设计准则

3.1.3理解和使用IBIS模型

3.2电磁兼容性设计

3.2.1概述

3.2.2 PCB元器件通用布局要求

3.2.3印刷线路板与元器件的高频特性

3.2.4基准面的射频电流抑制

3.2.5布线分离

3.2.6电源线设计

3.2.7抑制反射干扰与终端匹配

3.2.8保护与分流线路

3.2.9局部电源和IC间的去耦

3.2.10布线技术

3.3 PCB设计规则

3.3.1通用规则

3.3.2 PCB板的地线设计

3.3.3模拟数字混合线路板的设计

3.3.4 PCB设计时的电路措施

第四章笔记本电脑主板设计及DDR2仿真

4.1笔记本电脑主板设计

4.1.1设计前准备

4.1.2设计流程

4.1.3设计规则

4.1.4布线

4.1.5主板设计遵循的规则

4.1.6设计评审

4.1.7主板设计

4.2 DDR2仿真

4.2.1 DDR2工作原理

4.2.2仿真频率和拓扑结构

4.2.3传输线的特征阻抗

4.2.4端接

4.2.5串扰

4.2.6时序分析

4.2.7设计规则

第五章工作总结和展望

5.1工作总结

5.2将来的工作

参考文献

致谢