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高速PCB信号完整性分析及硬件系统设计中的应用
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2024-09-21
dushoujun
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随着电子系统的发展，时钟频率日益提高，PCB板密度不断增加，保证传输信号的完整性已经成为高速PCB设计的一个关键因素。由于信号边沿速率的加快和工作电平的降低，信号在互连系统中的正确传输越来越难，PCB的电气参数、元器件的布局、高速信号的布线等因素，都会对信号的传输产生影响，引起信号完整性问题，甚至导致系统无法正常工作。因此，在高速PCB设计过程中，充分考虑信号完整性问题，采用正确的设计方法保证信号的正确传输成为设计成功与否的关键。高速PCB设计中，电路互连对系统信号完整性的影响主要包括反射、串扰、同步开关噪声（SSN）、电磁干扰（EMI)。
本文在传输线理论的基础上，通过引入电路分析模型，对高速PCB设计中的反射、串扰、同步开关噪声的产生机理进行了分析。在理论分析的基础上，采用业界常用的高速PCB信号完整性分析软件HyperLynx以及IBIS仿真模型，通过比较仿真结果，提出了减少和消除设计中这三方面噪声的具体措施。通过对信号完整性的研究，在基于FPGA的嵌入式系统的硬件设计过程中，利用EDA软件和仿真模型，对设计中存在的反射、串扰、同步开关噪声问题进行了仿真分析与验证，保证了PCB的可靠性和稳定性。
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