【摘要】

　　隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，信號完整性分析的應(yīng)用已經(jīng)成為解決高速系統(tǒng)設(shè)計的唯一有效途徑。借助功能強大的Cadence公司SpecctraQuest仿真軟件，利用IBIS模型，對高速信號線進(jìn)行布局布線前信號完整性仿真分析是一種簡單可行行的分析方法，可以發(fā)現(xiàn)信號完整性問題，根據(jù)仿真結(jié)果在信號完整性相關(guān)問題上做出優(yōu)化的設(shè)計，從而縮短設(shè)計周期。

　　本文概要地介紹了信號完整性（SI）的相關(guān)問題，基于信號完整性分析的PCB設(shè)計方法，傳輸線基本理論，詳盡的闡述了影響信號完整性的兩大重要因素—反射和串?dāng)_的相關(guān)理論并提出了減小反射和串?dāng)_得有效辦法。討論了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明在高速電路設(shè)計中采用基于信號完整性的仿真設(shè)計是可行的， 也是必要的。

　　【關(guān)鍵字】

　　高速PCB、信號完整性、傳輸線、反射、串?dāng)_、仿真

　　2.1 高速PCB的設(shè)計方法

　　2.1.1 傳統(tǒng)的PCB設(shè)計方法

　　如圖2.1是傳統(tǒng)的設(shè)計方法，在最后測試之前，沒有做任何的處理，基本都是依靠設(shè)計者的經(jīng)驗來完成的。在對樣機測試檢驗時才可以查找到問題，確定問題原因。為了解決問題，很可能又要從頭開始設(shè)計一遍。無論是從開發(fā)周期還是開發(fā)成本上看，這種主要依賴設(shè)計者經(jīng)驗的方法不能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的要求，更不能適應(yīng)現(xiàn)代高速電路高復(fù)雜性的設(shè)計。所以必須借助先進(jìn)的設(shè)計工具來定性、定量的分析，控制設(shè)計流程。

　　2.1.2 Cadence的PCB設(shè)計方法

　　現(xiàn)在越來越多的高速設(shè)計是采用一種有利于加快開發(fā)周期的更有效的方法。先是建立一套滿足設(shè)計性能指標(biāo)的物理設(shè)計規(guī)擇，通過這些規(guī)則來限制PCB布局布線。在器件安裝之前，先進(jìn)行仿真設(shè)計。在這種虛擬測試中，設(shè)計者可以對比設(shè)計指標(biāo)來評估性能。而這些關(guān)鍵的前提因素是要建立一套針對性能指標(biāo)的物理設(shè)計規(guī)則，而規(guī)則的基礎(chǔ)又是建立在基于模型的仿真分析和準(zhǔn)確預(yù)測電氣特性之上的，所以不同階段的仿真分析顯得非常重要。

　　Cadence公司針對PCB Design Studio發(fā)布一個功能非常實用的高速電路設(shè)計及信號完整性分析的工具選件——Allegro PCB，利用這個仿真軟件能夠根據(jù)疊層的排序，PCB的介電常數(shù)，介質(zhì)的厚度，信號層所處的位置以及線寬等等來判斷某一PCB線條是否屬于微帶線、帶狀線、寬帶耦合帶狀線，并且根據(jù)不同的計算公式自動計算出信號線的阻抗以及信號線的反射、串?dāng)_、電磁干擾等等，從而可以對布線進(jìn)行約束以保證PCB的信號完整性。

　　在布線時利用Interconnect Designer工具設(shè)置各種約束條件，這些約束條件包括了范圍廣泛的物理和電氣性能參數(shù)，如常見的PCB線寬，過孔數(shù)目，阻抗范圍，還有峰值串?dāng)_，過沖特性，信號延時，阻抗匹配等，用仿真的結(jié)果做出在PCB中對時序、信號完整性、電磁兼容、時間特性及其他相關(guān)問題上做出最優(yōu)化的設(shè)計。

　　Cadence軟件針對高速PCB的設(shè)計開發(fā)了自己的設(shè)計流程，如圖2它的主要思想是用好的仿真分析設(shè)計來預(yù)防問題的發(fā)生，盡量在PCB制作前解決一切可能發(fā)生的問題。與左邊傳統(tǒng)的設(shè)計流程相比，最主要的差別是在流程中增加了控制節(jié)點，可以有效地控制設(shè)計流程。它將原理圖設(shè)計、PCB布局布線和高速仿真分析集成于一體，可以解決在設(shè)計中各個環(huán)節(jié)存在的與電氣性能相關(guān)的問題。通過對時序、信噪、串?dāng)_、電源結(jié)構(gòu)和電磁兼容等多方面的因素進(jìn)行分析，可以在布局布線之前對系統(tǒng)的信號完整性、電源完整性、電磁干擾等問題作最優(yōu)的設(shè)計。