信号/电源完整性仿真分析与实践

第1篇 基础理论篇

第1章 高速系统设计简介

1.1 PCB设计技术回顾

1.2 什么是“高速”系统设计

1.3 如何应对高速系统设计

1.3.1 理论作为指导和基准

1.3.2 积累实践经验

1.3.3 平衡时间与效率

1.4 小结

第2章 高速系统设计理论基础

2.1 微波电磁波简介

2.2 微波传输线

2.2.1 微波等效电路物理量

2.2.2 微波传输线等效电路

2.3 电磁波传输和反射

2.4 微波传输介质

2.4.1 微带线（Microstrip Line）

2.4.2 微带线的损耗

2.4.3 带状线（Strip Line）

2.4.4 同轴线（Coaxial Line）

2.4.5 双绞线（Twist Line）

2.4.6 差分传输线

2.4.7 差分阻抗

2.5 “阻抗”的困惑

2.5.1 阻抗的定义

2.5.2 为什么要考虑阻抗

2.5.3 传输线的结构和阻抗

2.5.4 瞬时阻抗和特征阻抗

2.5.5 特征阻抗和信号完整性

2.5.6 为什么是50Ω

2.6 阻抗的测量

2.7 “阻抗”的困惑之答案

2.8 趋肤效应

2.9 传输线损耗

2.10 小结

第3章 信号/电源完整性

3.1 什么是信号/电源完整性

3.2 信号完整性问题分类

3.3 高频信号传输的要素

3.4 反射的产生和预防

3.4.1 反射的产生

3.4.2 反射的消除和预防

3.5 串扰的产生和预防

3.5.1 串扰的产生

3.5.2 串扰的预防与消除

3.6 电源完整性分析

3.6.1 电源系统设计目标

3.6.2 电源系统设计方法

3.6.3 电容的理解

3.6.4 电源系统分析方法

3.6.5 电源建模和仿真算法

3.6.6 SSN分析和应用

3.7 电磁兼容性EMC和电磁干扰EMI

3.7.1 EMC/EMI 和信号完整性的关系

3.7.2 产生EMC/EMI问题的根源

3.8 正确认识回流路径（参考平面）

3.8.1 什么是高频信号的回流路径

3.8.2 回流路径的选择

3.8.3 回流路径的连续一致性

3.9 影响信号完整性的其他因素

3.10 小结

第2篇 软件操作篇

第4章 Mentor高速系统设计工具

4.1 Mentor高速系统设计流程

4.2 约束编辑系统（Constrain Editor System）

4.3 信号/电源完整性分析工具：HyperLynx

4.3.1 HyperLynx的工具架构

4.3.2 HyperLynx的通用性

4.3.3 HyperLynx的易用性

4.3.4 HyperLynx的实用性

4.3.5 Mentor高速仿真技术的发展趋势

4.4 前仿和后仿

4.5 HyperLynx -LineSim使用简介

4.5.1 分析前准备工作

4.5.2 建立信号网络

4.5.3 设置仿真条件

4.5.4 仿真结果和约束设置

4.6 HyperLynx-BoardSim使用简介

4.6.1 设计文件的导入

4.6.2 设置仿真条件

4.6.3 关键网络分析

4.6.4 多板联合仿真

4.7 HyperLynx -3DEM简介

4.8 小结

第5章 高速系统仿真分析和设计方法

5.1 高速电路设计流程的实施条件分析

5.2 IBIS模型

5.2.1 IBIS模型介绍

5.2.2 IBIS模型的生成和来源

5.2.3 IBIS模型的常见错误及检查方法

5.2.4 IBIS文件介绍

5.2.5 如何获得IBIS模型

5.2.6 在HyperLynx中使用IBIS模型

5.2.7 在Cadence流程中使用IBIS模型

5.2.8 DML模型简介

5.3 仿真分析条件设置

5.3.1 Stackup——叠层设置

5.3.2 DC Nets——直流电压设置

5.3.3 器件类型和管脚属性设置

5.3.4 SI Models——为器件指定模型

5.4 系统设计和（预）布局

5.5 使用HyperLynx进行仿真分析

5.5.1 拓扑结构抽取

5.5.2 在HyperLynx中进行仿真

5.6 约束规则生成

5.6.1 简单约束设计——Length/ Delay

5.6.2 差分布线约束——Diff Pair

5.6.3 网络拓扑约束——Net Scheduling

5.7 约束规则的应用

5.7.1 层次化约束关系

5.7.2 约束规则的映射

5.7.3 CES约束管理系统的使用

5.8 布线后的仿真分析和验证

5.8.1 布线后仿真的必要性

5.8.2 布线后仿真流程

5.9 电源完整性设计方法和流程

5.9.1 确定电源系统的目标阻抗

5.9.2 DC Drop——直流压降分析

5.9.3 电源平面谐振点分析

5.9.4 VRM去耦作用分析

5.9.5 去耦电容的集总式交流特性分析

5.9.6 去耦电容的分布式交流特性分析

5.9.7 电源噪声特性分析

5.9.8 电源平面模型抽取

5.9.9 HyperLynx-PI电源系统设计流程总结

5.9.10 创建VRM模型

5.9.11 电容的布局和布线

5.9.12 合理认识电容的有效去耦半径

5.10 小结

第3篇 DDR系统仿真及案例实践篇

第6章 DDRx系统设计与仿真分析

6.1 DDR系统概述

6.2 DDR规范解读

6.2.1 DDR规范的DC和AC特性

6.2.2 DDR规范的时序要求

6.2.3 DDR芯片的电气特性和时序要求

6.2.4 DDR控制器的电气特性和时序要求

6.2.5 DDR刷新和预充电

6.3 DDRx总线技术发展

6.3.1 DDRx信号斜率修正

6.3.2 DDRx ODT的配置

6.3.3 从DDR2到DDR3

6.3.4 DDR3的WriteLeveling

6.3.5 DDR2及DDR3的协议变化

6.4 DDRx系统仿真分析方法

6.4.1 在HyperLynx中仿真DDRx 系统

6.4.2 仿真结果的分析和解读

6.5 LPDDRx简介

第4篇 高速串行技术篇

第7章 高速串行差分信号设计及仿真分析

7.1 高速串行信号简介

7.1.1 数字信号总线时序分析

7.1.2 高速串行总线

7.1.3 Serdes的电路结构

7.1.4 Serdes的应用

7.2 高速串行信号设计

7.2.1 有损传输线和信号（预）加重

7.2.2 表面粗糙度对传输线损耗的影响

7.2.3 高频差分信号的布线和匹配设计

7.2.4 过孔的Stub效应

7.2.5 连接器信号分布

7.2.6 加重和均衡

7.2.7 码间干扰ISI和判决反馈均衡器DFE

7.2.8 AC耦合电容

7.2.9 回流路径的连续性

7.2.10 高速差分线的布线模式和串扰

7.2.11 紧耦合和松耦合

7.3 高速串行信号仿真分析

7.3.1 系统级仿真

7.3.2 S参数（Scattering parameters）

7.3.3 互连设计和S参数分析

7.3.4 检验S参数质量

7.3.5 S参数的使用

7.3.6 高速差分串行信号的仿真需求

7.3.7 IBIS-AMI模型介绍

7.3.8 HyperLynx AMI Wizard通道仿真分析

7.3.9 6Gbps，12Gbps！然后

7.4 抖动（Jitter）

7.4.1 认识抖动（Jitter）

7.4.2 实时抖动分析

7.4.3 抖动各分量的典型特征

……

第5篇 结束与思考篇

第8章 实战后的思考

电路设计，尤其是现代高速电路系统的设计，是一个随着电子技术的发展而日新月异的工作，具有很强的趣味性，也具有相当的挑战性。《信号/电源完整性仿真分析与实践》的目的是要使电子系统设计工程师们能够更好地掌握高速电路系统设计的方法和技巧，跟上行业发展要求。因此，《信号/电源完整性仿真分析与实践》由简到难、由理论到实践，以设计和仿真实例向读者讲解了信号/电源完整性的相关现象，如何使用EDA工具进行高速电路系统设计，以及利用仿真分析对设计进行指导和验证。此书的所有实例将在Mentor公司的HyperLynx相关工具中实现。