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第1章 信号完整性的基本问题1

1.1高速电路的定义1

1.2信号完整性的定义1

1.3信号完整性产生的原因及要求2

1.3.1信号完整性产生的原因2

1.3.2波形完整性要求2

1.3.3时序完整性要求2

1.4信号的时域和频域特性3

1.4.1信号的时域和频域4

1.4.2电路分析的时域和频域6

1.5信号的上升沿和带宽6

1.5.1脉冲波形的性质6

1.5.2非理想脉冲有效频谱的上限频率和下限频率9

1.6信号完整性问题的分类11

1.7单网络信号完整性问题11

1.7.1信号反射（reflection）11

1.7.2信号的衰减（attenuation）12

1.7.3信号的色散（dispersion）13

1.8多网络间信号完整性问题14

1.9电源分配系统中的信号完整性问题15

1.9.1源/地反弹15

1.9.2同步开关噪声15

1.10电磁干扰和辐射16

1.11系统时序16

1.11.1信号的延迟（propagation delay）16

1.11.2信号的偏差（skew）17

1.11.3信号的抖动（jitter）17

1.12信号完整性的分析范畴17

第2章 高速电路的新设计方法学19

2.1新设计方法学的设计流程20

2.1.1布线前仿真21

2.1.2布线后仿真21

2.1.3典型的前、后仿真流程21

2.2高速互连通道SI模型22

2.3有源器件模型23

2.3.1 SPICE模型23

2.3.2 IBIS模型23

2.4无源元件建模26

2.4.1经验法则26

2.4.2解析近似26

2.4.3数值仿真26

2.5 EDA仿真工具及比较27

2.5.1电磁场仿真27

2.5.2电路仿真29

2.5.3行为仿真29

2.6信号完整性分析的协同仿真29

第3章 ANSYS用于信号完整性分析的EDA软件31

3.1 ANSYS的EDA软件简介31

3.2 HFSS软件32

3.2.1 HFSS概述32

3.2.2功能简介33

3.2.3 HFSS在信号完整性分析中的作用33

3.2.4工作窗口34

3.2.5基本操作34

3.3 Designer软件39

3.3.1 Designer概述39

3.3.2功能简介39

3.3.3 Designer在信号完整性分析中的作用39

3.3.4工作窗口40

3.3.5基本操作41

3.4 SIwave软件43

3.4.1 SIwave概述43

3.4.2功能简介43

3.4.3 SIwave在信号完整性分析中的作用44

3.4.4工作窗口44

3.4.5基本操作45

3.5 Q2D（以前称S12D）/Q3D软件50

3.5.1 Q2D/Q3D概述50

3.5.2功能简介50

3.5.3 Q2D/Q3D在信号完整性分析中的作用50

3.5.4工作窗口51

3.5.5基本操作52

第4章 反射58

4.1反射的基本理论58

4.1.1从路的观点看反射问题58

4.1.2欠阻尼和过阻尼59

4.1.3一次反射59

4.1.4多次反射60

4.1.5阻性负载对反射的影响61

4.1.6容性负载对反射的影响62

4.1.7感性负载对反射的影响63

4.2 TDR测试64

4.2.1 TDR测试原理64

4.2.2 TDR测试对不同负载的反应65

4.3消除反射的措施66

4.4端接匹配67

4.4.1端接策略67

4.4.2串行端接67

4.4.3并行端接68

4.5拓扑结构69

4.5.1菊花链结构69

4.5.2 Fly-by结构70

4.5.3星型结构70

4.5.4远端簇结构71

4.5.5树型结构71

4.6不同条件下的反射分析71

4.6.1反弹图71

4.6.2传输线多长需要考虑匹配77

4.6.3两种基本的匹配比较81

4.6.4短串接传输线的反射83

4.6.5短桩线传输线的反射87

4.6.6连线中途的容性负载反射89

4.6.7感性突变引起的反射91

4.6.8串联电感的补偿93

4.6.9 Fly-by拓扑结构95

4.6.10 daisy chain拓扑结构98

4.6.11 far-end cluster拓扑结构102

4.6.12 star拓扑结构104

4.6.13 Tree拓扑结构110

4.6.14单端/差分TDR仿真116

4.6.15 分析跨层传输线的TDR119

第5章 有损耗传输线123

5.1传输线损耗和信号的衰减124

5.1.1电阻损耗124

5.1.2介质损耗125

5.2色散126

5.3有耗线的时域影响128

5.4眼图和误码率（BER）128

5.4.1眼图128

5.4.2抖动130

5.4.3误码率131

5.5不同条件下的有耗传输线分析132

5.5.1有耗传输线带宽分析133

5.5.2有耗传输线对上升沿的影响136

5.5.3上升沿对有耗传输线的要求137

5.5.4有耗传输线的瞬态分析139

5.5.5有耗传输线的眼图分析141

第6章 串扰151

6.1串扰的原理性分析151

6.1.1容性耦合机制152

6.1.2感性耦合机制153

6.1.3总的串扰154

6.1.4减小串扰的措施154

6.2不同条件下的串扰分析155

6.2.1上升沿对串扰的影响155

6.2.2耦合长度对微带线串扰的影响157

6.2.3耦合长度对带状线串扰的影响167

6.2.4耦合传输线的SPICE矩阵170

6.2.5典型间距下传输线的耦合电容和耦合电感172

6.2.6耦合间距对微带线串扰的影响174

6.2.7耦合间距对带状线串扰的影响174

6.2.8脉冲宽度对串扰的影响176

6.2.9负载端匹配下的串扰180

6.2.10源端匹配下的串扰181

6.2.11不匹配下的串扰185

6.2.12介电常数对串扰的影响186

6.2.13多条干扰微带线的串扰影响189

6.2.14多条干扰带状线的串扰影响192

6.2.15 负载端匹配下防护线对串扰的影响195

6.2.16源端匹配下的防护线对串扰的影响200

6.2.17干扰时序对信号的影响206

6.3 PCB中的串扰分析实例209

6.4封装中的串扰分析实例215

第7章 电源完整性问题225

7.1引言225

7.2同步开关噪声（SSN）226

7.2.1 AI电流的产生226

7.2.2减小ΔI电流的方法229

7.2.3减小SSN噪声的方法229

7.3 PCB整板的谐振231

7.3.1谐振频率的求解231

7.3.2矩形谐振场波形232

7.4电源分配系统233

7.5去耦电容的特性235

7.5.1电容的频率特性235

7.5.2电容并联特性237

7.6电源完整性的总体设计流程238

7.7整板谐振模式分析（SIwave）239

7.8 PDS的阻抗分析（SIwave）249

7.9传导干扰分析和电压噪声测量（SIwave）255

7.10 SIwave确认检查261

7.11电源直流压降（DC IRdrop）分析（SIwave）266

7.12 SSN分析（SIwave＆ Designer）274

7.13 DDR的SSN分析284

7.14 SIwizard进行SSN仿真302

7.14.1不带无源元件302

7.14.2带有无源元件307

7.15定制键合线绘制（SIwave）311

7.16系统级的封装与PCB板连接（SIwave）315

第8章 差分线319

8.1差分线基本理论320

8.1.1差分线中的参数320

8.1.2差分线的端接匹配321

8.1.3差分传输可以减小串扰322

8.1.4差分传输在不连续问题中可减小信号不完整323

8.2不同条件下的差分线分析323

8.2.1间距对差分线各种参数的影响323

8.2.2返回路径平面距离对阻抗的影响331

8.2.3阻焊层厚度对阻抗的影响332

8.2.4差分线的匹配334

8.2.5差分信号到共模信号的转换338

8.2.6差分对的串扰分析342

8.2.7分析缝隙对差分对的影响346

第9章 缝隙和过孔349

9.1过孔的等效电路350

9.2存在地孔时的电感351

9.3过孔的匹配351

9.4 HDI技术的过孔比较352

9.5地回流问题355

9.5.1不同电位的参考层放置旁路电容355

9.5.2相同电位的参考层放置地孔357

9.6参考平面的缝隙358

9.6.1参考平面缝隙对信号的影响358

9.6.2参考平面缝隙的参数估算359

9.6.3解决参考面缝隙的方法360

9.7典型条件下的缝隙/过孔分析361

9.7.1多层PCB下的缝隙的四种分析361

9.7.2分析缝隙对传输线的影响384

9.7.3分析缝隙对串扰的影响395

9.7.4分析加载电容的缝隙对传输线的影响399

9.7.5分析增加平面层的缝隙对传输线的影响408

9.7.6分析过孔长度以及stub的影响417

9.7.7分析过孔直径、焊盘直径和反焊盘直径的影响422

9.7.8分析加地孔的影响431

第10章 辐射438

10.1辐射原理438

10.1.1共模电流和差模电流438

10.1.2差模辐射438

10.1.3共模辐射440

10.2 SIwave和Designer协同分析远近场辐射441

第11章 信号完整性问题的场路协同仿真450

11.1 ANSYS信号完整性设计的整体流程450

11.2高速互连通道协同仿真452

11.2.1 AnsoftLinks与HFSS协同仿真Flipchip封装452

11.2.2 Q3D提取差分Stripline寄生参数460

11.2.3 HFSS对差分过孔建模467

11.2.4 HFSS对SMA连接器建模484

11.2.5 Designer对整个高速互连通路进行系统仿真494

11.3 SIwave和Designer协同分析EMI510