高速系統(tǒng)PCB互連設(shè)計及信號、電源完整性分析

高速系統(tǒng)PCB互連設(shè)計及信號、電源完整性分析(李玉山)課程介紹：

    隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，在涉及通信、國防、航空航天、工業(yè)自動化、儀器儀表等領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計工作中，信號完整性分析技術(shù)（SI）是現(xiàn)今國際領(lǐng)先的PCB設(shè)計方法和流程，其在高速電路設(shè)計中起著舉足輕重的作用。而目前，國內(nèi)企業(yè)在實現(xiàn)VLSI芯片、PCB 和系統(tǒng)設(shè)計功能的前提下，具有性能屬性的信號完整性設(shè)計問題已經(jīng)成為電子設(shè)計的一個瓶頸。
    為此，為了讓廣大從業(yè)人員掌握信號完整性的新知識、新觀點和定性、定量的分析技術(shù)；提高高速互連設(shè)計及信號完整性分析能力，幫助學員盡可能在電子設(shè)計的初期找到信號完整性問題的解決方案，特分期組織召開“高速系統(tǒng)PCB互連設(shè)計及信號、電源完整性分析”高級研修班。研修班將聘實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富的資深專家講解信號完整性分析及應(yīng)用設(shè)計技術(shù)和經(jīng)驗。

● 講課內(nèi)容：
《信號完整性分析》 作者：(美)伯格丁(Bogatin,E.)著，李玉山譯，本次講座以此書作為講議，重點強調(diào)直觀理解、實用工具和工程實踐，使學員很容易掌握信號完整性分析技術(shù)。以實踐經(jīng)典案例指出造成信號完整性問題的根源，特別給出了在設(shè)計前期階段的問題解決方案。另講課內(nèi)容屆時根據(jù)實際情況會有所調(diào)整。

第一講 高速系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)及面臨的挑戰(zhàn)
介紹信號完整性在硬件不同設(shè)計階段的工作；信號速率的提高對于系統(tǒng)設(shè)計的挑戰(zhàn)。主要介紹當今國內(nèi)外各種互連設(shè)計及分析技術(shù)、仿真軟件優(yōu)劣等概況；概述后面諸講的各種基本概念。同時，簡要介紹相關(guān)技術(shù)資料、國內(nèi)外最新科研成果、國內(nèi)出版的原版譯著情況等。

第二講 信號/互連線帶寬與時頻域阻抗
介紹信號完整性的研究對象——上升邊，介紹上升邊的寬帶信號特點。介紹信號帶寬與信號頻率/周期的表達式。介紹信號帶寬、互連線本征帶寬、互連線本征上升時間、互連線模型帶寬、互連線阻抗、測量帶寬等的應(yīng)用。

第三講 電容/電感、趨膚與導磁率
分析電感、SSN及地彈，討論如何設(shè)計電源、地平面、出砂孔？如何善用導磁物質(zhì)？如何設(shè)計及安裝電容的去耦量？簡述介電常數(shù)、相對介電常數(shù)、等效介電常數(shù)、復介電常數(shù)等概念。分析自感、互感、凈電感、回路電感如何形成趨膚效應(yīng)和渦流。

第四講 傳輸線設(shè)計及接地、過孔分析
學習傳輸線的零階、一階模型，給出傳輸線阻抗及時延分析技術(shù)。穿過電源地平面的信號過孔應(yīng)該如何設(shè)計與分析？地線真的是地電平嗎？以過孔為例，剖析地線不是地，信號總是將最近的平面當作它的返回路徑，分析過孔引入的SSN。介紹導線空間延伸的概念。介紹輸入阻抗、瞬態(tài)阻抗、特性阻抗的不同用途。

第五講 PCB單網(wǎng)絡(luò)反射分析與設(shè)計
介紹高速PCB的TDR阻抗測試原理，典型的TDR應(yīng)用和測試；TDR進行信號完整性建模和分析。 分析各種單網(wǎng)絡(luò)的拓撲設(shè)計、各種單網(wǎng)絡(luò)模型分析；互連阻抗臺階、感性、容性突變下的多種反射現(xiàn)象及其匹配補償對策。

第六講 有損線帶寬、抖動與數(shù)據(jù)完整性
介紹眼圖分析的重要性，常見眼圖反映的信號完整性、數(shù)據(jù)完整性問題；抖動的概念及產(chǎn)生的原因；抖動的分類和分解方法；抖動分析的方法；抖動測試和分析實例。
分析趨膚效應(yīng)下的導線損耗和介質(zhì)損耗如何造成上升邊退化？分析介質(zhì)損耗與耗散因子的特點，損耗如何吃掉高頻分量？如何影響數(shù)據(jù)完整性？如何用眼圖分析符號間干擾及抖動？

第七講 PCB多網(wǎng)絡(luò)串擾分析與設(shè)計
基于互容、互感的傳輸線串擾分析技術(shù)，深入研究微帶線、帶狀線的近端、遠端串擾模型及飽和長度。介紹串擾如何形成時序錯位？為什么帶狀線沒有遠端串擾？如何設(shè)計防護線、屏蔽線？介紹如何設(shè)計微帶線和帶狀線以避免串擾？

第八講 差分對設(shè)計與差分信號分析
介紹流行的差分對如何設(shè)計？介紹電流模傳輸?shù)钠ヅ湓O(shè)計技術(shù)。介紹差分信號及阻抗、共模信號及阻抗、奇模阻抗、偶模阻抗等設(shè)計分析的技術(shù)要點。介紹分析中“奇小偶大”、“奇快偶慢”的基本原理；用差分的觀點研究串擾。研究共模產(chǎn)生、抑制及EMI屏蔽問題，介紹雙絞線、扼流圈的性能特點。

第九講 電源分配網(wǎng)絡(luò)(PDN)設(shè)計與電源完整性分析
電源分配或配送網(wǎng)絡(luò)(PDN)，包含從穩(wěn)壓模塊(VRM)到芯片的焊盤；再到裸芯片內(nèi)分配本地電壓和返回電流的所有互連。其中有：VRM、體去耦電容器、過孔及互連線、SMT電容器、電源/地平面、封裝焊球或引腳、封裝中互連及鍵合線、芯片內(nèi)部互連等，需要進行分析與設(shè)計。
課后設(shè)計分析練習 課程設(shè)計的串擾分析答案示例\采用具體軟件Hyperlynx分析信號完整性問題并給答案！

● 師資介紹：
李玉山，教授 國家級重點學科電路與系統(tǒng)學科帶頭人和博士生導師、某電路CAD研究所所長、中國通信學會高級會員。從事雷達、通信系統(tǒng)研制工作10多年。曾赴美國邁阿密大學電氣與計算機工程系合作研究兩年計算機視覺測量系統(tǒng)及VLSI設(shè)計；赴美國北卡州立大學電氣與計算機工程系作高訪學者研究人工視覺系統(tǒng)及ASIC設(shè)計。多年來完成科研項目30多項，獲省部級獎勵10項。出版教材和專著6部；主持制定中國電子行業(yè)標準3部。在IEEE匯刊等刊物發(fā)表論文100多篇，其中60篇被收入三大檢索 (其中不計重復的SCI檢索8篇、EI檢索41篇、ISTP檢索11篇)。

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