高速PCB信號和電源完整性問題的建模方法研究

隨著電子工業(yè)的進(jìn)步，印刷電路板(PCB）上的信號頻率日益升高。同時，PCB的尺寸、驅(qū)動電壓幅度、信號的上升/下降時間等參數(shù)都呈現(xiàn)降低趨勢，因此信號完整性和電源完整性逐漸成為PCB設(shè)計階段需要格外關(guān)注的條件。目前常見的方法是基于場分析法的全波仿真方法，這類方法往往需要較長的分析時間。為了縮短PCB反射、串?dāng)_和電源/地平面的仿真時間，本課題主要研究了以下方面的工作：(1)分析了高速印刷電路板設(shè)計中反射的形成原因，依靠過孔的經(jīng)典建模方法計算了過孔在等效電路模型中的相關(guān)參數(shù)，分析高頻信號造成的趨膚效應(yīng)對于傳輸線特征參數(shù)的影響，使用矩量法計算了高頻信號下的傳輸線特征參數(shù)，按照傳輸線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將各元素依次級聯(lián)得到等效電路模型，并在ADS軟件中等效電路進(jìn)行分析，其仿真結(jié)果與PCB全波仿真結(jié)果作了對比，在保證精度的前提下大大提高了反射問題的分析效率。(2)分析了印刷電路板中與串?dāng)_有關(guān)的因素，并在仿真軟件中通@設(shè)置現(xiàn)完過控制變量法對其進(jìn)行了AI解讀句 復(fù)制Q搜索全讀取的工具，建立PCB的元素集合。將可以造成影啊的因系從PCB網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渫負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中抽取出來，定義為一種數(shù)據(jù)格式，根據(jù)該數(shù)據(jù)格式對超過30塊PCB板進(jìn)行量化，同時對電路板進(jìn)行批量化仿真，根據(jù)仿真結(jié)果對讀取結(jié)果進(jìn)行標(biāo)記，所得數(shù)據(jù)集可以用于訓(xùn)練能快速實(shí)現(xiàn)大批量串?dāng)_仿真的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。與全波仿真軟件中的結(jié)果對比，其結(jié)果在擁有超過70%準(zhǔn)確率的情況下，能夠大幅提升仿真效率。（3）分析了PCB電源分配系統(tǒng)各組成部分的電路原理?？偨Y(jié)了電源/地平面中噪聲的類型和產(chǎn)生原因，并通過仿真驗(yàn)證了單個過孔對電源/地平面的影響。根據(jù)低頻驅(qū)動下平行雙片的電特性，建立了一種通過電路仿真來實(shí)現(xiàn)電源/地平面仿真的方法。與Cadence多節(jié)點(diǎn)仿真相比，這種方法具有很高的效率。