面向数模混合微系统的SI/PI协同仿真技术

本文介绍了高速数模混合电路中主要的信号和电源完整性问题及其之间的相互作用,对系统级的SI/PI协同仿真分析方法进行了研究,旨在对数模混合微系统产品中可能存在的信号/电源完整性问题进行更全面的分析。     

高速电路板的电磁兼容性分析

文章介绍了基于信号完整性（SI）、电源完整性（PI）与电磁兼容性（EMI）的高速PCB的设计方法,并利用Cadence软件针对高速PCB设计中的信号完整性、电源完整性及电磁兼容性中的基本问题进行仿真与分析。     

高速PCB电源完整性研究

一块成功的高速印刷电路板(PCB),需要做到信号完整性和电源完整性,首先必须降低地弹.为了滤除地弹骚扰,推荐在电源/地平面对上,安放去耦电容。     

电源分布网络的快速建模与电容优化

电源分布网络（PDN）是电源完整性（PI）问题的核心内容,PDN的设计对高频高速集成电路（IC）的稳定性和可靠性具有重要的意义。随着集成电路的工作频率不断提高、电源电压的不断降低、以及集成度和复杂度的不断升高,PDN的建模与去耦电容优化也面临着越来越大的挑战。该文综述了PDN建模领域经典的阻抗计算方法,以及去耦电容优化领域常用的优化算法,总结了这些方法的优缺点以及作者团队在该领域的主要贡献,指出了当下该领域面临的主要问题和技术挑战,并对该领域的未来发展趋势作了简要讨论。     

高速PCB同步开关噪声仿真抑制分析

从电源完整性(PI)的角度分析了抑制同步开关噪声(SSN)的有效途径——降低芯片供电电源的输入阻抗。使用目标阻抗法,并对给定最大去耦电容容值种类的条件下,使用频域对数法进行电源地分配网络(PDN)的优化。以XX电子控制器的PCB板为例,使用Ansoft SIwave及Ansoft Designer仿真软件,对复杂高速PCB板PDN进行优化设计,并通过时域观察优化前后SSN的抑制情况。仿真结果表明:通过优化PDN能够有效降低SSN。     

高速高密度PCB电源完整性分析

随着集成电路开关速度的提高以及PCB密度的增加,电源完整性分析已成为高速PCB设计中不可忽略的问题.针对电源完整性问题产生的原因和解决方法,以一个8层高密度数模混合PCB为例,采用Ansoft SIwave仿真软件,对多层高速PCB的电源完整性进行了详尽的分析,并提出了优化电源分配网络PDN的设计.仿真结果表明:添加去耦电容后的PDN设计满足了设计需要.     

电流返回路径分解的信号完整性分析方法

提出了一种适用于高速互连电路的信号完整性快速仿真方法。根据电流返回路径 不同,该方法将有过孔的三维互连结构分解为电源平面对阻抗模型和微带线模型,先单独分 析两种模型特性,再级联以求解整个互连结构特性。与全波仿真方法相比,本方法在保证准 确度的前提下可将仿真时间从95 min降低至1 min以内。分析了电路板参数、去耦电容和短 路孔对信号完整性的影响,结果表明插入损耗由电源平面结构在过孔位置处的自阻抗决定。 在工程设计中,可采用减小电源平面对结构厚度、添加去耦电容和选择适当的过孔位置等方 法提高信号完整性     

数字锁相环的电源噪声灵敏度分析

通过建立电源噪声影响I/O信号抖动的方法学,从而打破狭义电源完整性纯粹追求低噪声的设计思路,佐证了电源噪声灵敏度这一概念。搭建锁相环模型仿真绘制出灵敏度曲线,并通过分析,得到不同频率噪声存在互调的结论,对高速串行链路接口设计具有一定指导性意义。     

参考平面转换对信号传输的影响及传输优化

在多层印刷电路板(PCB)设计时,经常需要信号通过过孔跨接到其他层走线,这种走线方式会导致返回路径不连续(RPD),引发信号完整性问题,文中应用电磁场全波仿真工具SIwave构建信号跨层走线模型,从电源分配网络(PDN)阻抗的角度分析了跨层走线对信号传输的影响,同时使用添加电容的方法优化信号传输路径,并对电容的选取及其位置的确定进行了研究,为PCB设计提供参考。     

一种有效解决较宽频带电源完整性问题的方法

光子能带隙结构能够有效解决高频（0．4GHz以上）的电源完整性问题,去耦电容能有效解决低频（0．4GHz以下）的电源完整性问题。文章介绍了一种结合光子能带隙结构和去耦电容解决电源完整性问题的方法,并利用Ansoft公司Siwave软件仿真分析。     

基于有限元方法的ARM11核心板电源完整性分析

ARM11核心板属于高速电路板,在设计中需要降低电源配送网络(Power Delivery Network)的输入阻抗来提高电源完整性。基于有限元方法对10个晶体管产生的同步开关噪声(Simultaneous Switching Noise)、调整前后PDN的直流/交流特性进行仿真,仿真结果表明:10个晶体管同时开关时芯片电源电压波动达7.9%;1.2 V PDN的直流电压从1.17 V增加到1.18 V,PDN的电流密度整体得到降低;在397 MHz谐振频率处PDN的谐振现象得到减弱;因此当达到10个晶体管同时开关时芯片电源电压已不满足要求,在对PDN调整后最终降低了PDN的输入阻抗和电压波动。     

基于信号/电源完整性的3D-SiP陶瓷封装设计

通过3D集成技术实现电子产品的小型化、高密度、高性能,已成为一条重要的技术途径。为了实现某型号数字信号处理系统的小型化,采用上下腔、3D叠层的气密性陶瓷封装结构,基于产品的信号/电源完整性对陶瓷封装进行了设计。运用Cadence Release16.3及SIwave5软件对其电性能进行了仿真分析,并根据仿真结果对封装设计进行优化,使封装的信号/电源完整性符合产品设计要求。最终研制生产的产品测试结果与仿真结果吻合,验证了封装电设计的合理性。     

晶上系统电源分配网络建模及IR-drop研究

为预测和评估晶上系统电性能，提出了一种结合电磁和分析模拟的晶上系统电源分配网络（PDN）建模方法。该方法将PDN结构划分为单独组件，用电磁工具和公式计算提取无源电阻、电感、电容参数后，按组件位置组装成等效电路模型。通过与三维全波仿真自阻抗曲线比较对模型进行了验证，并基于模型，用ADS研究了模组位置排布、垂直互连密度、芯片功耗及去耦电容对电压降（IR-drop）的影响。结果表明：模型自阻抗曲线与三维全波仿真基本吻合；在一定范围内，合理排布模组位置、增加垂直互连密度、减少芯片功耗、使用较大去耦电容能降低IR-drop，为晶上系统设计和制造提供了参考。     

高性能PCB信号完整性及电磁兼容仿真设计

随着电子设备工作速度的不断提高，连接设备、电路板、集成电路和器件的互连系统设计越来越成为制约整个系统设计成功的关键，以高速高密度PCB设计为例，其信号完整性（SI）问题、电源完整性（PI）问题以及电磁兼容（EMC／EMI）问题已经成为设计工程当中必须解决的核心问题。随着技术的发展，越来越多的设计人员认同“高速设计就是高频设计”这一全新理念，图1很好地诠释了这一特点。     

基于Siwave和ADS的高频仿真

摘要：随着光刻技术的发展,以及封装技术的提高,硅片的集成度越来越高,现在的工艺也允许在100纳米级的硅片上集成上亿的晶体管;随着工作频率的提高,电磁波长也与器件的尺寸相比拟,传统的基尔霍夫定律不再适用,反射及串扰开始影响信号的质量;随着电压幅度的降低,电流的增大,电源配送网络稳定性设计变得更加复杂。这样为了给晶体管提供一个干净的电源或信号,传递信号及电源的网络的完整性分析将变得至关重要。本文通过siwave和ADS 的集合对网络进行电源完整性及信号完整性仿真,优化电路板,缩短开发周期节约成本。     

基于ANSYS 的DDR4 SDRAM 信号完整性仿真方法研究

半导体技术快速发展,双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rata Synchronous Dynamic Random Access Memory, DDR SDRAM)的信号完整性问题已成为设计难点。文中提出了一种基于ANSYS 软 件和IBIS 5. 0 模型的DDR4 SDRAM 信号完整性仿真方法。利用IBIS 5. 0 模型中增加的复合电流(Composite Current) 、同步开关输出电流等数据,对DDR4 SDRAM 高速电路板的信号完整性进行更准确的仿真分析。仿真结果 表明:高速信号在经过印制板走线和器件封装后,信号摆幅和眼图都有明显恶化;在仿真电路的电源上增加去耦 电容后,信号抖动和收发端同步开关噪声(Synchronous Switching Noise, SSN)都得到明显改善;在不加去耦电容的 情况下,将输入信号由PRBS 码换成DBI 信号,接收端的同步开关噪声有所改善,器件功耗可以降为原来的一半。     

基于PDN原理的硬件电路简洁化设计流程

基于电源传输完整性PDN理论原理,阐述了一种硬件电路的精细化设计流程。区别于通用电路设计方法,PDN设计流程通过建立优选器件表、电源评估、构建平面电容、电源仿真等设计步骤,构建电源频率阻抗仿真曲线,能极大提高硬件电路的集成度,有效降低冗余器件的种类数和总数。专业测试人员经过电源完整性测试证明,通过PDN设计的硬件电路可以有效抑制电源纹波、噪声等电气性能参数,降低了设计单板上30%的阻容器件,产品性能完全满足电信级服务器的硬件要求。     

基板非圆过孔的信号完整性和电源完整性研究

随着科技的发展,半导体芯片的电源电压越来越小,电流越来越大,信号速度越来越高,从而导致电源完整性和信号完整性问题日益突出。对于一个电子系统来说,其电源完整性问题和互连的信号完整性问题来源包括芯片晶圆、封装、连接器、背板等,封装的电源完整性问题和信号完整性问题必须引起足够的重视。基板类封装中,过孔作为信号网络不同层之间的连接通道,其设计不当往往会造成严重的电源完整性问题和信号完整性问题。针对一种非圆形过孔应用于基板的电源完整性和信号完整性进行了研究,并对应用背景以及使用圆形过孔对其等效进行了探讨。     

电源分配网络的频域去耦设计

集成电路（IC）功耗不断增加,电压噪声容限不断减小的发展趋势,成为高速数字电路电源分配系统设计面临的巨大难题。针对此问题,从电容等效模型和电容去耦原理出发,提出了一种基于目标阻抗的去耦电容量化方法,通过分析计算电容安装后引线、过孔和印制板（PCB）产生的寄生电感效应,完成了0～50 MHz的频带范围内电源分配网络的阻抗设计,并结合HyperLynx电源完整性工具对系统进行了仿真,结果表明使用该方法设计的去耦电容网络可以有效避免过度设计,提高设计效率。     

多通道扫描CCD相机的低噪声设计

根据CCD戍像电路的特点并结合高速电路信号完整性(SI)和电源完整性(PI)的分析方法,基于16×8线阵CCD器件,设计出具有低噪声、高动态范围的多通道扫描CCD相机.经实际测试,CCD输出信号的均方根噪声降到了0.25mV以下,在饱和信号幅度80%的条件下,信噪比达到了1000:1.

Abstract：

According to the characteristics of CCD imaging circuit and the analysis of Signal Integrality (SI) and Power integrality (PI) in high-speed circuit,based on 16×8 linear scanning CCD sensors,designed is a multi-channel scanning CCD camera with low noise and high dynamic range.Test results show that the RMS noise of CCD output signal decreases to 0.25 mV.And the signal-noise ratio (SNR) reaches 1 000 ： 1 when the amplitude of saturation signal is 80%.