高速PCB信号完整性与内存仿真详解

本篇文档深入探讨了高速PCB的基础理论及内存仿真技术，由ATP华腾微电子（上海）的SI仿真小组在2002年10月25日发布。内容覆盖多个关键主题，旨在帮助工程师理解和解决高速电路设计中的挑战。 首先，文章从高速数字电路概述开始，解释了什么是高速电路以及它带来的问题，如数据传输速率提升导致的信号完整性问题，设计流程需要特别关注信号质量、时序和噪声。随后，作者介绍了传输线理论，这是高速PCB设计的核心部分。分布式系统与集总电路的区别，传输线的RLCG模型（电阻、电感、电容和电导）以及电报方程是理解信号在PCB上传输的关键。特性阻抗的概念及其计算方法，包括其本质、影响信号完整性和匹配的重要性，被详细阐述。 章节中还涵盖了信号反射的问题，包括反射的机制、反射导致的失真（如过冲和下冲、振荡），以及如何通过匹配技术（如串行、并行和差分线匹配，以及多负载匹配）来抑制反射。此外，串扰分析作为信号完整性的重要组成部分，被分别讨论了前向和后向串扰的定义、反射和饱和现象，以及共模和差模电流对串扰的影响。 EMI（电磁干扰）和EMC（电磁兼容性）的控制是文档的另一个焦点。章节详细解释了EMI产生的原因，如电压瞬变、信号回流和共模/差模EMI。控制方法包括使用屏蔽（电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽体）、滤波（去耦电容和磁性元件的应用）以及有效的接地策略。最后，文档强调了PCB设计中的具体参数，如传输线的RLC参数如何影响EMI，以及叠层设计在抑制电磁干扰方面的策略。 这篇文档提供了全面的高速PCB设计指南，涵盖了信号完整性、传输线原理、串扰控制和EMI/EMC管理，为设计工程师提供了宝贵的实践指导。