信號完整性工程設計

課程背景

本課程重點講解了信號完整性工程設計原理，幫助電子行業(yè)工程技術人員提高在PCB布線和信號分析方面的專業(yè)技能，為企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的SI工程師，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，增強產(chǎn)品在國內(nèi)國際的市場競爭力。本課程重點不是“書本上的理論”，而是“工程中該怎么做、為什么這樣做”。既要了解“這個地方有這個問題”，又要知道“這個問題工程上這樣處理”。緊扣工程設計講解關鍵知識點，拒絕枯燥的理論堆積，實用為主,直觀形象，便于工程師接受。104個知識要點18條有用的經(jīng)驗法則40條提高設計成功率的良好習慣28個工程直通車項目實際工程問題接連展現(xiàn)，涵蓋對工程設計至關重要的要點，一切為了工程設計！

課程目標

實戰(zhàn)應用、真正解決問題，方便落實！明白為什么，更清楚怎么做！通過本課程的學習你可以在硬件設計，硬件測試，PCB設計，SI設計，PI設計等方面的能力有質(zhì)的飛躍，本課程的內(nèi)容幫助你成為業(yè)界頂尖的工程師

課程大綱

1、正確認識信號完整性設計

什么是信號完整性

正確理解和使用帶寬

工程直通車：為什么分支結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是帶寬受限的，不適合高速傳輸？

工程直通車：為什么串聯(lián)端接阻值影響信號延遲？

工程直通車：通道優(yōu)化需要關注多大的頻率范圍？

互連通道中會發(fā)生什么？

SI問題是怎樣產(chǎn)生的

5個常見的SI設計誤區(qū)

正確認識SI仿真與SI設計

知識要點

本章節(jié)主要內(nèi)容：從信號、通道、電源系統(tǒng)等角度全面介紹信號完整性問題的本質(zhì)。重點澄清信號完整性工程設計過程中廣泛存在的理解誤區(qū)，避免在工程設計中走彎路，幫助硬件工程師在設計PCB時把握正確的方向。著重分析了信號帶寬的概念，以及使用帶寬時應注意的問題。

2、從工程的角度理解傳輸線

什么是傳輸線、信號在走線上是怎樣傳輸?shù)模?/p>

信號傳輸?shù)碾妷弘娏鞅憩F(xiàn)

電流環(huán)路是怎樣形成的

深入理解電容、電感

工程直通車：高速差分線旁邊的焊盤需要處理嗎？

工程直通車：去耦電容怎么安裝好？

信號速度、傳輸線的延時

工程直通車：DDR：為什么同組信號要走同一層？

信號感受到的阻抗與特性阻抗、影響特性阻抗的因素

什么是參考平面？哪個是參考平面？

工程直通車：6層板，怎么規(guī)劃布線層？

返回電流

工程直通車：Gbps高速差分過孔為什么加伴隨GND過孔？

參考不同平面時的電流環(huán)路在哪？

工程直通車：走線參考哪個平面好？

模態(tài)與阻抗

工程直通車：差分對耦合變化的影響，松耦合還是緊耦合？

損耗、趨膚效應、臨近效應、表面粗糙度

工程直通車：線寬有影響么？

Dk、Df指的是什么？

知識要點

經(jīng)驗法則

提高設計成功率的良好習慣

本章節(jié)主要內(nèi)容：本講是信號完整性中**重要的一項基礎內(nèi)容，目前大多數(shù)工程設計中的不良做法都是由于對傳輸線理解不準確造成的。本講沒有繁瑣的公式推演，著重****直觀的方式詳細闡述傳輸線的行為方式，包括電壓、電流的表現(xiàn)，澄清對傳輸線上電壓電流形成過程的理解誤區(qū)。同時著重分析了以下幾個對工程設計至關重要的問題：怎樣判斷哪個是參考平面？走線參考不同平面時回流路徑是什么樣的？怎樣決定信號線該安排在那一個信號層？特性阻抗真正含義是什么？哪些因素影響特性阻抗？工程設計中阻抗控制應注意什么？模態(tài)和阻抗、以及這一概念在工程中的重要應用。傳輸線的趨膚效應、臨近效應、表面粗糙度、損耗等實際問題。板材資料中常常出現(xiàn)的兩個重要參數(shù)Dk、Df指的是什么？

3、反射、端接與工程設計

反射是怎么形成的，反射規(guī)律。

信號振鈴是怎么形成的？

信號邊沿的回勾是怎樣形成的？

工程直通車：如何使用波形測試結(jié)果？

容性負載對傳輸線阻抗的影響

工程直通車：為什么變線寬？

什么時候需要端接，使用哪種端接？

工程直通車：為什么鏈式結(jié)構(gòu)幾乎不用串聯(lián)端接？

驅(qū)動器的輸出阻抗

串聯(lián)端接電阻的阻值及位置

工程直通車：端接電阻可以距離驅(qū)動器多遠？

并聯(lián)端接電阻的位置

幾種拓撲結(jié)構(gòu)特點

工程直通車：菊花鏈還是Fly-by？

工程直通車：鏈式結(jié)構(gòu)中已經(jīng)端接為什么還不能解決問題？

工程直通車：跨越背板的鏈式結(jié)構(gòu)

知識要點

經(jīng)驗法則

提高設計成功率的良好習慣

本章節(jié)主要內(nèi)容：分析信號反射現(xiàn)象的成因，反射規(guī)律。著重討論以下幾項每個工程設計都會遇到的關鍵問題：信號振鈴是怎么形成的？什么影響信號過沖的大??？邊沿的回勾是怎樣形成的？臺階是怎樣形成的？容性負載反射規(guī)律？感性負載反射規(guī)律？什么時候需要端接？該使用哪種端接？端接電阻的阻值及位置有什么影響？各種拓撲結(jié)構(gòu)對信號波形有什么影響？怎樣選擇拓撲結(jié)構(gòu)？怎樣確定驅(qū)動器的輸出阻抗？

4、串擾、隔離與工程設計

串擾的形成

容性耦合、感性耦合、近端串擾和遠端串擾

邊沿耦合、寬邊耦合

串擾對信號的影響

工程直通車：怎樣預估串擾對時序的影響？

工程直通車：測試評估串擾對眼圖的影響，直接測試所得結(jié)果是否可信？

減小串擾的方法

工程直通車：內(nèi)層走線，末端并聯(lián)端接情況下的近端噪聲。

工程直通車：為什么內(nèi)層遠端噪聲幾乎不影響時序？

工程直通車：內(nèi)層走線，源端串聯(lián)端接情況下的遠端噪聲

那些地方應關注串擾

蛇形走線

保護地線

工程直通車：注意隱藏的風險，未處理的鋪銅。

知識要點

經(jīng)驗法則

提高設計成功率的良好習慣

本章節(jié)主要內(nèi)容：分析互容怎樣引入串擾，互感怎樣引入串擾?？偟拇當_噪聲有什么特點。表層走線和內(nèi)層走線串擾有何不同？同層間串擾、不同層之間串擾有何不同？串擾對信號有哪些影響？串擾對時序有什么影響？怎樣估計串擾會吃掉多少時序？哪些措施可以減小串擾？工程設計中應重點關注哪些地方？蛇形線不同繞法有什么區(qū)別？怎樣繞蛇形線？保護地線該怎么用？PCB設計中的一些容易忽略的細節(jié)。

5、走線跨分割及工程解決方法

跨分割的潛在問題

跨分割的反射和串擾

表層vs內(nèi)層

跨分割與腔體諧振

跨分割回流與PDN

工程直通車：怎樣設計層疊

工程直通車：避免不必要的跨分割

知識要點

提高設計成功率的良好習慣

本章節(jié)主要內(nèi)容：重點分析以下幾個實際問題：跨分割會產(chǎn)生哪些問題？跨分割**大的影響是什么？表層走線跨分割和內(nèi)層走線跨分割有什么性能差別？什么樣的電源（PDN）系統(tǒng)可以減小跨分割的影響？工程設計中不得不跨分割時該怎么辦？怎樣利用層疊結(jié)構(gòu)來減小跨分割的影響？怎樣規(guī)劃走線層減小跨分割的影響？

6、差分互連---怎樣設計差分對

差分傳輸原理

差分對中的模態(tài)轉(zhuǎn)換

差分對中的阻抗參數(shù)

怎樣確定差分對的線寬線距

差分對的反射、端接、串擾

等長還是等距

差分對的返回電流

差分對設計原則

工程直通車：消除人為的不對稱

知識要點

提高設計成功率的良好習慣

本章節(jié)主要內(nèi)容：重點介紹差分對設計的工程處理方法，澄清廣泛流傳的不良設計和認識誤區(qū)。詳細闡述模態(tài)轉(zhuǎn)換這個被忽略但對設計至關重要的問題。介紹差分對中的阻抗參數(shù)，怎樣使用奇模阻抗、偶模阻抗。差分對線寬線距怎么定？差分對怎樣端接，不同端接方式有什么區(qū)別？不等長和不等距那個影響更大？怎樣確定需要多少mil等長？做等長時在哪個位置繞線？差分線Layout時要注意的一些細節(jié)問題。

7、電源完整性與工程設計

電源分配系統(tǒng)（PDN）兩大功能

理解去耦原理

目標阻抗設計方法

電容的特性、電容的并聯(lián)

影響諧振峰的因素

去耦電容網(wǎng)絡的工程設計方法

去耦頻率范圍問題

電容的安裝

電源的劃分

直流壓降

磁珠濾波：怎樣選磁珠和電容

知識要點

提高設計成功率的良好習慣

本章節(jié)主要內(nèi)容：介紹電源分配系統(tǒng)（PDN）兩大功能。分析目標阻抗設計方法。詳細介紹怎樣選擇去耦電容網(wǎng)絡的電容值，給出3中常用的去耦電容網(wǎng)絡配置方法，并比較幾種方法性能有什么不同。詳細分析磁珠濾波網(wǎng)絡的特征。怎樣選擇磁珠大??？怎樣選擇磁珠后面的電容容值？磁珠濾波網(wǎng)絡選型時應注意什么？磁珠濾波后的電源Layout時注意什么？直流壓降分析，怎樣解決直流壓降過大問題？

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