高速电路中传输线的信号完整性问题分析与仿真

摘要

随着电子信息技术的飞速发展,高速集成电路的应用范围越来越广泛,高速电路设计在整个电路设计领域中所占的比例也越来越大。由于系统的时钟频率迅速提高,信号上升时间加快和系统的集成度不断增加,使电路传输部分的一些特性对电路的影响越来越突出,引发了很多信号完整性问题。如何保证高速电路中的信号完整性问题成为一个设计能否成功的关键,传统的依赖个人设计经验已经无法解决如今高性能、高密度电路板的设计要求,因此对高速电路进行有效的、准确的建模和仿真变得非常重要。
　　 文章主要对高速电路中传输线的信号完整性问题进行理论研究和实际仿真分析。首先在阐述信号完整性理论基础上,分析了传输线的基本特性,包括传输线的特性阻抗以及信号在传输线中的传输速度等；然后仔细分析了传输线上的反射和串扰问题,研究产生反射和串扰的各种因为,讨论多种不同解决方法,并且使用信号完整性仿真工具ADS和Hyperlynx软件对传输线上的反射和串扰进行仿真和比较,总结出减小反射和串扰的有效措施,包括终端匹配、增加走线间距、改变走线方式等；最后文章提出了在产生串扰的走线之间加上防护隔离带线以减小串扰的方法,并使用三维电磁仿真软件HFSS进行建模仿真,证明了在两条串扰线之间加入打金属通孔的隔离带线可以有效的抑制串扰的大小。文章内容对高速电路设计有很好的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

致谢

图表清单

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 高速电路

1.3 信号完整性概述

1.4 信号完整性研究的目的与意义

1.5 本文研究内容及章节安排

第二章 SI分析理论基础

2.1 电磁场基本理论

2.2 高速电路与高频电路

2.3 传输线理论

2.3.1 传输线模型

2.3.2 传输线方程

2.3.3 传输线中电子速度和信号速度

2.3.4 传输线的特性

2.4 本章小结

第三章 反射的分析与仿真

3.1 反射形成的原理

3.2 几种典型的不连续反射分析

3.2.1 串联突变

3.2.2 并联桩线及分支

3.2.3 容性反射

3.2.4 感性反射

3.3 多次反射的计算

3.4 改善反射的措施

3.4.1 传输线匹配

3.4.2 端接策略

3.5 本章小结

第四章 传输线上串扰的分析与仿真

4.1 串扰的一般概念

4.2 串扰的原理分析

4.2.1 串扰模型的建立

4.2.2 容性耦合与感性耦合

4.2.3 传输线的矩阵模型

4.3 影响串扰的因素

4.3.1 传输线间距对串扰的影响

4.3.2 耦合长度对串扰的影响

4.3.3 信号上升沿对串扰的影响

4.3.4 介质厚度对串扰的影响

4.4 采用防护布线法抑制串扰

4.5 本章小结

第五章 总结与期望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表文章