万水ANSYS技术丛书 ANSYS信号完整性和电源完整性分析与仿真实例 第2版PDF电子书下载

第1章 高速电路的完整性问题 1

1.1高速电路的定义与完整性问题 1

1.1.1高速电路的定义 1

1.1.2完整性问题 1

1.2高速电路的信号完整性（SI）问题 2

1.2.1信号完整性的定义 2

1.2.2信号完整性产生的原因及要求 2

1.2.3信号的时域和频域特性 3

1.2.4电路分析的时域和频域 6

1.2.5信号的上升沿和带宽 7

1.2.6非理想脉冲有效频谱的上限频率和下限频率 10

1.2.7信号的反射（reflection） 11

1.2.8信号的衰减（attenuation） 12

1.2.9信号的色散（dispersion） 13

1.2.10多网络间信号完整性问题 14

1.2.11信号的时序（延迟/偏差/抖动） 14

1.3高速电路的电源完整性（PI）问题 16

1.3.1源/地反弹 16

1.3.2同步开关噪声 17

1.4高速电路的电磁辐射干扰（EMI）问题 17

1.5高速电路的SI、PI和EMI协同分析 17

1.5.1 SI、PI和EMI相互关联 17

1.5.2例1：改善SI有助于改善EMI 18

1.5.3例2：改善PI有助于改善SI和EMI 19

第2章 高速电路的新设计方法学 24

2.1新设计方法学的设计流程 25

2.1.1布线前仿真 26

2.1.2布线后仿真 26

2.1.3典型的前、后仿真流程 26

2.2信号链路和PDN协同建模 27

2.3有源器件模型 30

2.3.1 SPICE模型 30

2.3.2 IBIS模型 30

2.4无源元件建模 33

2.4.1经验法则 33

2.4.2解析近似 34

2.4.3数值仿真 34

2.5 EDA仿真工具及比较 34

2.5.1电磁场仿真 35

2.5.2电路仿真 36

2.5.3行为仿真 37

2.6 CPS的SI、PI和EMI协同设计方法论 37

2.6.1 CPS的场路协同仿真 37

2.6.2 SI、PI和EMI协同设计方法 38

2.6.3 CPS的SI、PI和EMI协同设计流程 38

2.6.4 SI、PI和EMI协同设计实例 40

2.7 ANSYS用于完整性分析的EDA软件 47

2.7.1 ANSYS的EDA软件简介 47

2.7.2电子设计桌面环境（Electronics Desktop） 48

2.7.3 HFSS软件 49

2.7.4 Designer软件 50

2.7.5 SIwave软件 51

2.7.6 Q2D（SI2D）/Q3D软件 52

2.8仿真方法索引表 54

第3章 反射 57

3.1反射的基本理论 57

3.1.1从路的观点看反射问题 57

3.1.2欠阻尼和过阻尼 58

3.1.3一次反射 58

3.1.4多次反射 59

3.1.5阻性负载对反射的影响 61

3.1.6容性负载对反射的影响 61

3.1.7感性负载对反射的影响 62

3.2 TDR测试 63

3.2.1 TDR测试原理 63

3.2.2 TDR测试对不同负载的反应 64

3.3消除反射的措施 65

3.4端接匹配 66

3.4.1端接策略 66

3.4.2串行端接 66

3.4.3并行端接 67

3.5拓扑结构 68

3.5.1菊花链结构 68

3.5.2 Fly-by结构 69

3.5.3星型结构 69

3.5.4远端簇结构 70

3.5.5树型结构 70

3.6不同条件下的反射分析 70

3.6.1反弹图 70

3.6.2传输线的长度需要考虑匹配 75

3.6.3两种基本的匹配比较 78

3.6.4短串接传输线的反射 80

3.6.5短桩线传输线的反射 84

3.6.6连线中途的容性负载反射 86

3.6.7感性突变引起的反射 88

3.6.8串联电感的补偿 89

3.6.9 Fly-by拓扑结构 91

3.6.10菊花链拓扑结构 94

3.6.11远端簇拓扑结构 98

3.6.12星型拓扑结构 100

3.6.13树型拓扑结构 106

3.6.14单端/差分TDR仿真 112

3.6.15 分析跨层传输线的TDR 116

第4章 有损耗传输线 119

4.1传输线损耗和信号的衰减 120

4.1.1电阻损耗 120

4.1.2介质损耗 121

4.2色散 122

4.3有耗线的时域影响 124

4.4眼图和误码率（BER） 124

4.4.1眼图 124

4.4.2抖动 126

4.4.3误码率 127

4.5不同条件下的有耗传输线分析 128

4.5.1有耗传输线带宽分析 129

4.5.2有耗传输线对上升沿的影响 131

4.5.3上升沿对有耗传输线的要求 132

4.5.4有耗传输线的瞬态分析 134

4.5.5有耗传输线的眼图分析 136

第5章 串扰 145

5.1串扰的原理性分析 145

5.1.1容性耦合机制 146

5.1.2感性耦合机制 147

5.1.3总的串扰 148

5.1.4减小串扰的措施 148

5.2不同条件下的串扰分析 149

5.2.1上升沿对串扰的影响 149

5.2.2耦合长度对微带线串扰的影响 151

5.2.3耦合长度对带状线串扰的影响 160

5.2.4耦合传输线的SPICE矩阵 162

5.2.5典型间距下传输线的耦合电容和耦合电感 164

5.2.6耦合间距对微带线串扰的影响 166

5.2.7耦合间距对带状线串扰的影响 167

5.2.8脉冲宽度对串扰的影响 168

5.2.9负载端匹配下的串扰 172

5.2.10源端匹配下的串扰 173

5.2.11不匹配下的串扰 177

5.2.12介电常数对串扰的影响 179

5.2.13多条干扰微带线的串扰影响 181

5.2.14多条干扰带状线的串扰影响 184

5.2.15 负载端匹配下防护线对串扰的影响 187

5.2.16源端匹配下的防护线对串扰的影响 192

5.2.17干扰时序对信号的影响 198

5.3 PCB中的串扰分析实例 201

5.4封装中的串扰分析实例 202

第6章 差分线 205

6.1差分线基本理论 206

6.1.1差分线中的参数 206

6.1.2差分线的端接匹配 207

6.1.3差分传输可以减小串扰 208

6.1.4差分传输在不连续问题中可减小信号不完整 209

6.2不同条件下的差分线分析 209

6.2.1间距对差分线各种参数的影响 209

6.2.2返回路径平面距离对阻抗的影响 217

6.2.3阻焊层厚度对阻抗的影响 218

6.2.4差分线的匹配 220

6.2.5差分信号到共模信号的转换 223

6.2.6差分对的串扰分析 227

6.2.7分析缝隙对差分对的影响 230

第7章 缝隙和过孔 232

7.1过孔的等效电路 232

7.2存在地孔时的电感 233

7.3过孔的匹配 234

7.4 HDI技术的过孔比较 234

7.5地回流问题 237

7.5.1不同电位的参考层放置旁路电容 238

7.5.2相同电位的参考层放置连接孔 240

7.6参考平面的缝隙 241

7.6.1参考平面缝隙对信号的影响 241

7.6.2参考平面缝隙的参数估算 242

7.6.3解决参考面缝隙的方法 243

7.7典型条件下的缝隙/过孔分析 243

7.7.1多层PCB下的缝隙的四种分析 243

7.7.2分析缝隙对传输线的影响 264

7.7.3分析缝隙对串扰的影响 275

7.7.4分析加载电容的缝隙对传输线的影响 279

7.7.5分析增加平面层的缝隙对传输线的影响 287

7.7.6分析过孔长度及stub的影响 296

7.7.7分析过孔直径、焊盘直径和反焊盘直径的影响 300

7.7.8分析加地孔的影响 308

第8章 高速互连通道仿真 316

8.1 PCI-E串行通道仿真 316

8.2 PCI Express Gen3 PCB （HFSS 3D电气版图设计） 326

8.3 DDR3 Compliance 343

8.3.1 SIwave S参数提取 343

8.3.2 DDR一致性测试 351

8.3.3 TDR故障排除 355

8.4高速互连通道协同仿真 357

8.4.1 AnsoftLinks与HFSS协同仿真Flipchip封装 358

8.4.2 Q3D提取差分Stripline寄生参数 359

8.4.3 HFSS对差分过孔建模 359

8.4.4 HFSS对SMA连接器建模 360

8.4.5 Designer对整个高速互连通路进行系统仿真 361

第9章 电源完整性分析 364

9.1引言 364

9.2同步开关噪声 365

9.2.1 △I电流的产生 365

9.2.2减小△I电流的方法 368

9.2.3减小SSN噪声的方法 368

9.3 PCB整板的谐振 370

9.3.1谐振频率的求解 371

9.3.2矩形谐振场波形 372

9.4电源分配系统 372

9.5去耦电容的特性 374

9.5.1电容的频率特性 374

9.5.2电容并联特性 376

9.6电源完整性的总体设计流程 376

9.7整板谐振模式分析 378

9.8 PDS的阻抗分析 388

9.9传导干扰分析和电压噪声测量 395

9.10电源直流压降（DC IRdrop）分析 400

9.11 PI Advisor去耦电容优化例一 418

9.12 PI Advisor去耦电容优化例二 436

9.13 SSN分析 454

第10章 EMI辐射 456

10.1辐射原理 456

10.1.1共模电流和差模电流 456

10.1.2差模辐射 456

10.1.3共模辐射 458

10.2 EMI的干扰源 459

10.3协同分析EMI 462

10.4 PCI远近场辐射 469

第11章 芯片—封装—系统的协同仿真 478

11.1 CPS协同设计基础 478

11.1.1多物理场耦合 478

11.1.2 CPS协同分析内容 481

11.2 CPS协同仿真 483

11.2.1 CPS端到端协同仿真平台 483

11.2.2 CPS协同仿真流程 485

11.3 PSI设置与SYZ提取 487

11.4 CPA设置和RLC提取 494

11.5 CPM模型瞬态分析 500

11.6 Q3D（TPA）封装分析 507

11.7定制键合线绘制 511

11.8系统级的封装与PCB板连接 514

11.9 SIwave与Icepak无缝电—热协同仿真 517