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目    录
第一部分  信号完整性知识基础.................................................................................5
第一章    高速数字电路概述.....................................................................................5
1.1  何为高速电路...............................................................................................5
1.2  高速带来的问题及设计流程剖析...............................................................6
1.3  相关的一些基本概念...................................................................................8
第二章    传输线理论...............................................................................................12
2.1  分布式系统和集总电路.............................................................................12
2.2  传输线的 RLCG 模型和电报方程...............................................................13
2.3  传输线的特征阻抗.....................................................................................14
2.3.1  特性阻抗的本质.................................................................................14
2.3.2  特征阻抗相关计算.............................................................................15
2.3.3  特性阻抗对信号完整性的影响.........................................................17
2.4  传输线电报方程及推导.............................................................................18
2.5  趋肤效应和集束效应.................................................................................23
2.6  信号的反射.................................................................................................25
2.6.1  反射机理和电报方程.........................................................................25
2.6.2  反射导致信号的失真问题.................................................................30
2.6.2.1    过冲和下冲.....................................................................................30
2.6.2.2    振荡：.............................................................................................31
2.6.3  反射的抑制和匹配.............................................................................34
2.6.3.1    串行匹配.........................................................................................35
2.6.3.1    并行匹配.........................................................................................36
2.6.3.3    差分线的匹配.................................................................................39
2.6.3.4    多负载的匹配.................................................................................41
第三章    串扰的分析...............................................................................................42
3.1  串扰的基本概念.........................................................................................42
3.2  前向串扰和后向串扰.................................................................................43
3.3  后向串扰的反射.........................................................................................46
3.4  后向串扰的饱和.........................................................................................46
3.5  共模和差模电流对串扰的影响.................................................................48
3.6  连接器的串扰问题.....................................................................................51
3.7  串扰的具体计算.........................................................................................54
3.8  避免串扰的措施.........................................................................................57
第四章  EMI 抑制....................................................................................................60
4.1  EMI/EMC 的基本概念..................................................................................60
4.2  EMI 的产生..................................................................................................61
4.2.1  电压瞬变.............................................................................................61
4.2.2  信号的回流.........................................................................................62
4.2.3  共模和差摸 EMI..................................................................................63
4.3  EMI 的控制..................................................................................................65
4.3.1  屏蔽.....................................................................................................65 ATP 华腾微电子（上海）                            高速 PCB 基础理论及内存仿真技术                                SI 仿真小组
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4.3.1.1    电场屏蔽.........................................................................................65
4.3.1.2    磁场屏蔽.........................................................................................67
4.3.1.3    电磁场屏蔽.....................................................................................67
4.3.1.4    电磁屏蔽体和屏蔽效率.................................................................68
4.3.2  滤波.....................................................................................................71
4.3.2.1    去耦电容.........................................................................................71
4.3.2.3    磁性元件.........................................................................................73
4.3.3  接地.....................................................................................................74
4.4  PCB 设计中的 EMI.......................................................................................75
4.4.1 传输线 RLC 参数和 EMI........................................................................76
4.4.2  叠层设计抑制 EMI..............................................................................77
4.4.3  电容和接地过孔对回流的作用.........................................................78
4.4.4  布局和走线规则.................................................................................79
第五章    电源完整性理论基础...............................................................................82
5.1  电源噪声的起因及危害.............................................................................82
5.2   电源阻抗设计.............................................................................................85
5.3    同步开关噪声分析.....................................................................................87
5.3.1  芯片内部开关噪声.............................................................................88
5.3.2  芯片外部开关噪声.............................................................................89
5.3.3  等效电感衡量 SSN..............................................................................90
5.4   旁路电容的特性和应用.............................................................................92
5.4.1  电容的频率特性.................................................................................93
5.4.3  电容的介质和封装影响.....................................................................95
5.4.3  电容并联特性及反谐振.....................................................................95
5.4.4  如何选择电容.....................................................................................97
5.4.5  电容的摆放及 Layout........................................................................99
第六章    系统时序.................................................................................................100
6.1  普通时序系统...........................................................................................100
6.1.1  时序参数的确定...............................................................................101
6.1.2  时序约束条件...................................................................................106
6.2  源同步时序系统.......................................................................................108
6.2.1  源同步系统的基本结构...................................................................109
6.2.2  源同步时序要求...............................................................................110
第七章  IBIS 模型................................................................................................113
7.1  IBIS 模型的由来...................................................................................... 113
7.2  IBIS 与 SPICE 的比较.............................................................................. 113
7.3  IBIS 模型的构成...................................................................................... 115
7.4  建立 IBIS 模型......................................................................................... 118
7.4  使用 IBIS 模型......................................................................................... 119
7.5  IBIS 相关工具及链接..............................................................................120
第八章    高速设计理论在实际中的运用.............................................................122
8.1  叠层设计方案...........................................................................................122
8.2    过孔对信号传输的影响...........................................................................127
8.3  一般布局规则...........................................................................................129
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8.4  接地技术...................................................................................................130
8.5  PCB 走线策略............................................................................................134
第二部分：DRAM 内存模块的设计技术..............................................................143
第一章  SDR 和 DDR 内存的比较..........................................................................143
第二章    内存模块的叠层设计.............................................................................145
第三章    内存模块的时序要求.............................................................................149
3.1  无缓冲（Unbuffered）内存模块的时序分析.......................................149
3.2  带寄存器（Registered）的内存模块时序分析...................................154
第四章    内存模块信号设计.................................................................................159
4.1  时钟信号的设计.......................................................................................159
4.2  CS 及 CKE 信号的设计..............................................................................162
4.3  地址和控制线的设计...............................................................................163
4.4  数据信号线的设计...................................................................................166
4.5  电源，参考电压 Vref 及去耦电容.........................................................169
第五章    内存模块的功耗计算.............................................................................172
第六章    实际设计案例分析.................................................................................178
第三部分    SPECCTRAQUEST 仿真指南...........................................................188
第一章  CADENCE SPECCTRAQUEST 的简介...............................................................188
1.1  SPECCTRAQuest SI Expert.....................................................................189
1.2  SPECCTRAQuest Power Integrity.........................................................189
1.3  SPECCTRAQuest for IC Packaging.......................................................189
1.4  SPECCTRAQuest Signal Explorer.........................................................189
第二章         CADENCE SPECCTRAQUEST 的基本运用.................................................190
2.1  仿真前的准备工作...................................................................................190
2.1.1  获取元件的 IBIS 模型.....................................................................190
2.1.2  转换 IBIS 文件格式及调入模型.....................................................190
2.1.3  给元件加载对应的模型...................................................................192
2.1.4  定义电源电压...................................................................................194
2.1.5  PCB 叠层设置....................................................................................195
2.1.6  仿真参数的确定...............................................................................196
2.2  设计后仿真的过程...................................................................................197
2.2.1  确定准备工作已经做好...................................................................198
2.2.2  选择信号线.......................................................................................198
2.2.3  提取电路拓扑结构...........................................................................199
2.2.4  选择不同的驱动激励和元件参数进行仿真...................................200
2.2.5  仿真结果的分析...............................................................................201
2.2.6  SigWave 的使用................................................................................202
2.2.7  后仿真的收尾工作...........................................................................203
2.2.8  一些补充...........................................................................................203
2.3  设计前仿真的过程...................................................................................204
2.3.1  布局前的前仿真...............................................................................204
2.3.2 布局后的前仿真.................................................................................207
第三章  SPECCTRAQUEST SI EXPERT 的进阶运用..................................................209
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3.1  高速系统级设计和分析...........................................................................209
3.2  高速设计的问题.......................................................................................209
3.3  SPECCTRAQuest SI Expert 的组件.......................................................210
3.3.1  SPECCTRAQuest Model Integrity.................................................210
3.3.2  SPECCTRAQuest Floorplanner/Editor.........................................215
3.3.3  Constraint Manager.......................................................................216
3.3.4  SigXplorer Expert Topology Development Environment.......223
3.3.5  SigNoise 仿真子系统......................................................................225
3.3.6  EMControl.........................................................................................230
3.3.7  SPECCTRA Expert 自动布线器.......................................................230
3.4  高速设计的大致流程...............................................................................230
3.4.1  拓扑结构的探索...............................................................................231
3.4.2  空间解决方案的探索.......................................................................231
3.4.3  使用拓扑模板驱动设计...................................................................231
3.4.4  时序驱动布局...................................................................................232
3.4.5  以约束条件驱动设计.......................................................................232
3.4.6  设计后分析.......................................................................................233
第四章  SPECCTRAQUEST SIGNAL EXPLORER 的进阶运用..........................................234
4.1  SPECCTRAQuest Signal Explorer 的功能包括：................................234
4.2  图形化的拓扑结构探索...........................................................................234
4.3  全面的信号完整性(Signal Integrity)分析.......................................234
4.4  完全兼容 IBIS 模型...............................................................................234
4.5  PCB 设计前和设计的拓扑结构提取.......................................................235
4.6  仿真设置顾问...........................................................................................235
4.7  改变设计的管理.......................................................................................235
4.8  关键技术特点...........................................................................................236
4.8.1  拓扑结构探索...................................................................................236
4.8.2  SigWave 波形显示器........................................................................236
4.8.3  集成化的在线分析(Integration and In-process Analysis).236
第五章         部分特殊的运用...............................................................................237
5.1  Script 指令的使用..................................................................................237
5.2  差分信号的仿真.......................................................................................243
5.3  眼图模式的使用.......................................................................................249
第四部分：HYPERLYNX 仿真工具使用指南............................................................251
第一章  使用 LINESIM 进行前仿真.......................................................................251
1.1  用 LineSim 进行仿真工作的基本方法...................................................251
1.2  处理信号完整性原理图的具体问题.......................................................259
1.3  在 LineSim 中如何对传输线进行设置...................................................260
1.4  在 LineSim 中模拟 IC 元件.....................................................................263
1.5  在 LineSim 中进行串扰仿真...................................................................268
第二章  使用 BOARDSIM 进行后仿真......................................................................273
2.1  用 BOARDSIM 进行后仿真工作的基本方法...................................................273
2.2  BoardSim 的进一步介绍..........................................................................292
2.3  BoardSim 中的串扰仿真..........................................................................309
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