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第1章 信号完整性仿真分析方法概述1

1.1信号完整性研究的内容1

1.2信号完整性与其他课程的关系7

1.3电磁场类研究方向之间的关系7

1.4信号完整性与电磁兼容之间的关系8

1.5信号完整性与PCB设计之间的关系8

1.6信号完整性常用仿真分析软件介绍9

1.7本书的章节结构安排11

第2章用Ansoft S12D进行二维参数提取11

2.1 SI2D简介11

2.1.1什么是SI2D提取器11

2.1.2二维场求解器的设计环境11

2.1.3快速启动S12D12

2.2例题13

2.2.1同轴线13

2.2.2同轴线——从三维模型导出二维模型21

2.2.3差分对30

2.2.4过度蚀刻42

2.2.5键合线49

2.2.6串扰56

2.2.7平面波导63

2.2.8接地的平面波导71

第3章用Q3D进行三维参数提取79

3.1什么是Q3D Extractor79

3.1.1系统需求79

3.1.2启动Ansoft Q3D80

3.1.3把旧的Q3D文件导入Q3D Extractor 6中80

3.1.4 Ansoft条目80

3.1.5项目管理器81

3.1.6特性窗口82

3.1.7 Ansoft 3D建模器82

3.1.8 3D建模器设计树83

3.1.9设计窗口83

3.1.10工具栏84

3.1.11显示或隐藏单个工具栏84

3.1.12自定义排列工具栏84

3.1.13 Q3D Extractor桌面85

3.1.14打开一个Q3D项目86

3.2 Q3D实例分析86

3.2.1微带线86

3.2.2微小过孔97

3.2.3分段返回通路109

3.2.4球陈列封装117

3.2.5连接器模型129

3.2.6接合线138

3.2.7螺旋电感145

第4章ADS在信号完整性分析中的应用155

4.1 ADS的基本使用155

4.1.1 ADS主要操作窗口155

4.1.2 ADS基本操作157

4.2元器件的等效电路模拟163

4.2.1示波器探针的等效电路模型163

4.2.2 RLC电路的时域行为164

4.2.3两焊盘间键合线回路的等效电路模型165

4.2.4去耦电容的等效电路模型167

4.2.5驱动器的等效电路模型168

4.2.6如何构造求阻抗的电路模型168

4.2.7传输线的等效电路模型170

4.3传输线的反射仿真171

4.3.1阻抗不匹配而产生的振铃171

4.3.2驱动源的内阻抗情况171

4.3.3反弹图仿真172

4.3.4反射波形仿真173

4.3.5仿真TDR测量原理174

4.3.6何时需要端接175

4.3.7源端端接176

4.3.8源端端接情况下的传输线增加176

4.3.9短串接传输线的反射177

4.3.10短串接传输线的反射（续）178

4.3.11短桩线的反射180

4.3.12容性终端负载的反射181

4.3.13连线中途的容性负载反射182

4.3.14容性时延累加183

4.3.15 有载线183

4.3.16感性突变产生的反射185

4.3.17感性时延累加186

4.3.18补偿187

4.4考虑损耗时的仿真188

4.4.1信号的损耗188

4.4.2有损耗传输线的建模188

4.4.3传输线测试模型189

4.5传输线的串扰仿真190

4.5.1容性耦合电流190

4.5.2感性耦合电流192

4.6差分对仿真193

4.6.1差分对的端接193

4.6.2差分信号向共模信号的转化194

4.6.3差分对一根信号线接容性负载时的情况196

4.6.4差分对端接对共模信号的影响197

4.6.5同时端接共模和差模197

4.6.6同时端接共模和差模有错位198

第5章用HyperLynx进行原理性仿真分析200

5.1 HyperLynx的基本使用200

5.1.1建立新的单元胞格式的板图200

5.1.2增加传输线201

5.1.3增加IC202

5.1.4增加电阻、电感和电容204

5.1.5编辑电源电压205

5.1.6设置和运行仿真205

5.1.7观察仿真结果206

5.1.8测量时间和电压207

5.1.9记录仿真结果207

5.1.10保存新的板图208

5.2元器件的等效电路模拟208

5.2.1带宽对上升时间的影响208

5.2.2不同覆盖厚度时微带线周围的电场分布209

5.3传输线的反射仿真211

5.3.1传输线如何影响驱动器的波形211

5.3.2用2D场求解器计算微带线中电场的分布214

5.3.3反弹图216

5.3.4反射波形仿真217

5.3.5何时需要端接219

5.3.6源端端接222

5.3.7源端端接时传输线长度的影响222

5.3.8短串接传输线的反射225

5.3.9短串接传输线的反射（续）227

5.3.10短桩线传输线的反射230

5.3.11容性终端负载的反射233

5.3.12传输线中途的容性负载反射236

5.3.13容性时延累加239

5.3.14有载线239

5.3.15 感性突变产生的反射243

5.3.16感性时延累加245

5.3.17补偿245

5.4考虑损耗时的仿真248

5.4.1损耗对传输线的影响248

5.4.2有损线的时域行为248

5.4.3不同长度传输线对输出信号的影响251

5.4.4损耗对眼图的影响255

5.5传输线的串扰仿真257

5.5.1近端串扰257

5.5.2远端串扰258

5.5.3仿真串扰259

5.5.4有源串联端接的耦合线260

5.5.5多条耦合线攻击时的串扰261

5.5.6带状线的情况263

5.5.7防护布线265

5.5.8串扰和时序269

5.6差分对仿真272

5.6.1差分电路的端接272

5.6.2微带线和带状线的电场分布273

5.6.3端接差分信号275

5.6.4端接共模信号280

5.6.5差分对中的串扰283

5.6.6差分对中的共模噪声285

5.6.7差分对对差分对的噪声287

5.6.8返回路径中的间隙290

5.6.9间隙对差分对的影响291

5.7使用HyperLynx进行时序调整292

5.7.1概述292

5.7.2时序调整292

5.7.3从实际板图电路提取原理仿真电路的方法294

5.8怎样使用IBIS模型295

5.8.1概述295

5.8.2 V/I数据296

5.8.3 V/T数据298

第6章用HyperLynx进行PCB板的仿真分析299

6.1用HyperLynx进行PCB后仿真的基本过程299

6.1.1在BoardSim中打开PCB299

6.1.2在BoardSim中编辑叠层和线宽299

6.1.3映射器件类型的参考指示符301

6.1.4编辑电源网络302

6.1.5选择要仿真的网络303

6.1.6选择IC元器件模型303

6.1.7编辑电阻、电感、电容参数值305

6.1.8确定电阻和电容封装305

6.1.9设置和运行交互式仿真306

6.1.10观察仿真结果307

6.1.11测量时间和电压308

6.1.12记录仿真结果308

6.2观察BoardSim的特性309

6.2.1板图用户界面309

6.2.2放大和平移310

6.2.3改变板的方向310

6.2.4改变显示310

6.2.5突出网络显示311

6.2.6同时观察所有的网络312

6.2.7观察板图布局312

6.2.8观察PCB板图细节312

6.3 Session Edits保存的信息314

6.3.1 BoardSim怎样保存为Session Edits314

6.3.2BUD文件中具有什么信息315

6.3.3怎样保存为Session Edits315

6.3.4当Session Edits被重新加载时316

6.4终端向导和快速终端317

6.4.1终端向导（Terminator Wizard）317

6.4.2快速终端（Quick Terminators）318

6.4.3交互式编辑R、L和C318

6.4.4创建一个新的改变报告319

6.5批处理仿真320

6.5.1了解批处理仿真320

6.5.2准备批处理仿真的板图322

6.5.3运行批处理仿真向导325

6.5.4批处理仿真报告326

6.6运行EMC仿真326

6.6.1设置频谱分析仪探针326

6.6.2使用频谱分析仪运行EMC仿真329

6.7在BoardSim中交互式仿真串扰332

6.7.1实现交互式板图后串扰仿真332

6.7.2 BoardSim怎样找到串扰网络333

6.7.3怎样显示攻击线333

6.7.4设置串扰仿真的IC模型334

6.7.5运行仿真334

6.7.6怎样最大化仿真特性336

6.7.7改变攻击网络的数量336

6.8在BoardSim中运行场求解器337

6.8.1关于BoardSim串扰和场求解器337

6.8.2什么是场求解器337

6.8.3 BoardSim串扰场求解器是怎样工作的338

6.8.4打开耦合观察器338

6.8.5报告网络段的特性340

6.9多块PCB板的分析340

6.9.1什么是多板选项340

6.9.2互联模型341

6.9.3互联电气特性341

6.9.4 MultiBoard Project Wizard概述341

6.9.5关于板图ID342

6.9.6映射.HYP文件到板图ID中342

6.9.7关于互连关系映射的说明343

6.9.8插入新的.HYP文件344

6.9.9删除连接的.HYP文件344

6.9.10插入新的互联映射344

6.9.11编辑MultiBoard Project Wizard的提示框344

6.9.12创建或编辑一个多板的项目文件345

6.9.13编辑多板工程350

6.9.14打开多板项目文件352

第7章用SIwave进行电源完整性分析353

7.1板图设计353

7.2封装板的阻抗分析371

7.3封装板的S参数381

7.4同步开关噪声（SSN）396

7.5系统级封装器件411

第8章用SIwave和Designer进行板级信号完整性分析415

8.1 T型板分析415

8.1.1模型描述415

8.1.2设置设计环境416

8.1.3创建模型419

8.1.4求解方案424

8.1.5仿真结果分析428

8.2分析封装上的差分对430

8.2.1定义全局材料属性430

8.2.2打开工程430

8.2.3叠层设置431

8.2.4主窗口中的叠层观察431

8.2.5导体设置431

8.2.6走线设置432

8.2.7求解设置433

8.2.8观察谐振模式434

8.2.9源的定义434

8.2.10终端的定义435

8.2.11编辑电路元件属性435

8.2.12设置频率扫描436

8.2.13求解436

8.2.14共模模式设置437

8.2.15频率扫描设置437

8.2.16端口设置438

8.2.17设置SPICE求解439

8.2.18 SPICE差分对441

8.2.19电路结构442

8.2.20求解电路（差模模式）444

8.2.21后处理电路445

8.2.22共模模式445

8.2.23共模模式仿真结果446

8.3传输时延447

8.3.1绘制金属层447

8.3.2绘制走线454

8.3.3添加过孔455

8.3.4添加去耦电容459

8.3.5 SIwave、 Designer结合仿真459

第9章PCB板级辐射仿真分析方法469

9.1在SIwave中建立激励源469

9.2在HFSS中进行远场求解471

参考文献482