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高速电路的信号完整性分析

作　者: 李轶敏
导　师: 顾长青
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 高速互连系统信号完整性全波电磁分析不连续性串扰同步开关噪声
分类号: TN431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

信号完整性问题已成为高速数字电路设计中迫切需要解决的关键问题。随着高速数字电路工作频率的不断提高,信号上升/下降沿时间不断变短,电路集成度不断提高,延迟、反射、串扰、过冲、振荡和同步开关噪声等信号完整性问题日益突出。信号完整性问题的分析本质上是求解一个复杂的电磁场边值问题,为了精确分析这种复杂的电磁效应,采用基于电磁场理论的全波电磁分析方法求解复杂的电磁场边值问题是有效的。本文围绕电磁建模仿真这一主轴,从时域和频域对高速电路中一些典型结构进行信号完整性分析。本文所做的主要工作有:1.应用三维全波电磁仿真软件对高速互连中常见微带互连线以及常见不连续性的信号完整性性能进行分析;2.探讨走线间串扰随信号跳变时间、走线间距离、参考层高度等参数变化的规律;此外,在相邻走线间添加多点接地的隔离带以减小串扰,并对隔离带的尺寸以及过孔间距的选取进行了讨论,仿真显示良好接地的隔离带可以有效地降低信号线间的串扰;3.针对不完整参考面(非理想返回路径)情况下槽缝尺寸变化,数字/模拟地隔离对串扰的影响进行了分析并通过添加电容改善不完整参考面对串扰的影响;4.由于同步开关噪声(SSN)的存在,使得PCB电路存在着电磁干扰问题,本文分析了同步开关噪声的产生原因,采用不同电磁带隙结构(EBG)抑制SSN,提出采用多孔混合的EBG结构抑制SSN的方法,并通过仿真验证了用EBG抑制SSN方法的有效性。通过以上研究工作,论文得出的结论对高速电路的设计,解决信号完整性问题具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-17
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 研究现状  13-15
  1.3 本文的主要研究工作以及内容安排  15-17
第二章信号完整性的基本理论  17-28
  2.1 高速电路理论  17-18
  2.2 信号完整性含义及其研究方法  18-21
    2.2.1 信号完整性含义  18-19
    2.2.2 信号完整性的研究方法  19-21
  2.3 传输线原理  21-26
    2.3.1 传输线的均匀性  21-22
    2.3.2 传输线的特性阻抗  22-23
    2.3.3 传播速度、传播延迟  23-24
    2.3.4 传输线的反射  24-26
  2.4 信号完整性、电源完整性及EMC 相互关系  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章高速互连的信号完整性分析  28-39
  3.1 微带线信号完整性分析  28-31
  3.2 不连续性信号完整性分析  31-38
    3.2.1 走线拐弯  31-33
    3.2.2 走线宽度跳变  33-35
    3.2.3 过孔  35-38
  3.3 本章小结  38-39
第四章串扰及不完整地平面分析  39-56
  4.1 单端互连线串扰  39-49
    4.1.1 串扰理论分析  39-42
    4.1.2 单端互连线串扰仿真分析  42-46
    4.1.3 微带线中间铺设地线对串扰的抑制  46-49
  4.2 不完整地参考面  49-54
    4.2.1 开槽地参考面  49
    4.2.2 不完整地参考面对串扰的影响  49-53
    4.2.3 数字地和模拟地隔离缝隙对串扰的影响  53-54
  4.3 串扰特点小结与PCB 抑制串扰设计方法  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章同步开关噪声分析  56-66
  5.1 同步开关噪声及其常见抑制方法  56-57
    5.1.1 同步开关噪声分析  56
    5.1.2 减小同步开关噪声的常见办法  56-57
  5.2 电磁带隙结构对同步开关噪声的抑制  57-65
    5.2.1 电磁带隙结构简介  57-58
    5.2.2 EBG 抑制SSN 的原理  58-59
    5.2.3 仿真及结果说明  59-65
  5.3 本章小结  65-66
第六章总结与展望  66-68
  6.1 论文总结  66
  6.2 今后工作的展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73

高速电路的信号完整性分析

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