高性能PCB的SI/PI和EMI仿真设计实战

"预布局阶段的设计与仿真-【正点原子】i.mx6u嵌入式linux驱动开发指南v1.2" 在嵌入式Linux驱动开发的过程中，电路板（PCB）的设计与仿真至关重要，特别是在预布局阶段。这个阶段涉及到多个关键知识点，包括层叠设计、信号完整性（SI）、电源完整性（PI）以及电磁兼容性（EMC/EMI）。 首先，层叠设计是PCB设计的基础，它决定了电路板的电气特性和物理特性。在SIwave工具中，可以对导入的PCB叠层进行编辑，调整各层的厚度和电介质的介电常数，这些参数直接影响到信号的传输质量和电源的稳定性。例如，调整TOP、GND、VCC和BOTTOM层的顺序和厚度，可以优化信号路径，减少干扰，并确保电源的稳定供应。 接着，信号完整性（SI）是衡量高速数字信号在PCB上传输质量的重要指标。传输线理论在高速设计中不可或缺，当线路长度接近或等于信号波长的1/4时，必须考虑传输线效应。特性阻抗、反射系数和信号反射是SI分析的核心概念，它们关系到信号传输的损耗和反射，可能导致信号失真。同时，截止频率决定了信号的传输范围，而S参数用于描述系统传输特性的多端口网络。 电源完整性（PI）则关注电源的稳定性和噪声。同步开关噪声（SSN）是电源噪声的主要来源，良好的电源分配系统（PDS）设计，包括定义目标阻抗和合理配置去耦电容，可以有效抑制SSN，保证电源的纯净。 预布局阶段的仿真涉及层叠设计、平面分割、去耦电容的添加以及仿真参数设置等步骤。这些仿真有助于预测并解决潜在的SI/PI问题，如谐振分析，可以评估电源网络的稳定性。 布线后仿真则进一步检查信号线、电源网络和EMI性能。PI仿真通过谐振模式分析、阻抗分析、传导干扰分析等，确保电源的稳定供应。而SI仿真则关注信号线的参数抽取、TDR测试、信号完整性与串扰仿真，以及差分信号的眼图分析，确保信号的准确无误传输。EMI设计与控制旨在降低PCB对外界的电磁辐射，通过远场辐射分析和频变源的加入，控制EMI在允许的范围内。 整个PCB设计过程需要综合考虑SI、PI和EMI，以应对现代PCB设计中的挑战，特别是随着系统复杂度和工作频率的增加，这些问题变得更加重要。通过仿真和优化，设计师能够创建出满足高性能要求的嵌入式系统。