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課程介紹

隨著微電子技術和計算機技術的不斷發展，在涉及通信、國防、航空航天、工業自動化、儀器儀表等領域的電子系統設計工作中，信號完整性分析技術（SI）是現今國際領先的PCB設計方法和流程，其在高速電路設計中起著舉足輕重的作用。而目前，國內企業在實現VLSI芯片、PCB 和系統設計功能的前提下，具有性能屬性的信號完整性設計問題已經成為電子設計的一個瓶頸。

為此，為了讓廣大從業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；提高高速互連設計及信號完整性分析能力，幫助學員盡可能在電子設計的初期找到信號完整性問題的解決方案，名課堂將分期組織舉辦“信號及電源完整性分析與設計”高級研修班。研修班將聘實戰經驗豐富的資深專家講解信號完整性分析及應用設計技術和經驗。

參加對象

從事硬件開發部門主管、EMC工程師、硬件開發工程師、PCB 工程師、測試工程師、品管工程師，系統工程師，可靠性工程師。

課程大綱

本培訓以李玉山等翻譯的《信號完整性與電源完整性分析(第二版)》內容為背景，針對國內高速電子設計中對性能分析和提高的需求，突出重點、難點。內容涉及各種最新的高速電路設計與信號、電源完整性分析要點。大綱業已合并重組，框架按13+1講為序安排。

第一講 高速PCB設計與信號完整性分析

全面闡述國內外PCB互連設計及SI/PI分析技術，宏觀定性掌握后面諸講基本概念。

第二~三四講 打通SPI時域-頻域測量分析

介紹信號時域上升邊及頻域帶寬；介紹PCB互連模型帶寬、測量帶寬、實際元件建模、方塊電阻等概念。

第五、六講 電容/電感與趨膚擠近

掌握PCB電容/電感的定性/定量表述；介電常數/導磁率。分析自感、互感、凈電感、回路電感、方塊電感；趨膚/擠近與渦流。認識電源/地平面/出砂孔。

第七講 PCB互連的阻抗/速度及建模

介紹PCB互連傳輸線模型、阻抗及時延，剖析過孔引起的地彈噪聲。介紹互連線仿真建模及空間延伸。介紹輸入阻抗、瞬時阻抗、特性阻抗。

第八講 PCB單線網反射退化/電抗退化與對策

介紹高速PCB的TDR阻抗測試技術，典型的TDR應用和測試。分析各種單線網的拓撲設計、各種單線網模型分析；互連阻抗臺階、感性、容性突變下的多種反射/電抗退化現象。介紹菊花鏈、遠端簇、源端匹配及補償對策等。

第九講 PCB單線網損耗退化/ISI改善技術

分析PCB趨膚/擠近效應下的導線損耗和介質損耗如何造成上升邊損耗退化？分析介質損耗與耗散因子的特點，損耗如何吃掉高頻分量？如何影響時序完整性？如何用眼圖分析符號間干擾ISI及抖動？

介紹常見PCB眼圖所反映的信號完整性、時序完整性問題；抖動產生的原因；抖動的分類和分析方法，探討多種預加重及均衡改善技術。

第十講 PCB多線網間串擾與減小措施

基于互容、互感的PCB傳輸線串擾分析技術，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？如何設計防護線、屏蔽線？介紹如何設計微帶線和帶狀線以避免串擾？

第十一講 差分對設計與共模/EMI抑制

介紹流行的PCB差分對設計口訣。重點介紹差分信號及阻抗/共模信號及阻抗、奇模阻抗/偶模阻抗、差分—共模、奇模—偶模的分解及倍數關系。介紹“奇小偶大”、“奇快偶慢”的原理。介紹基于差分對模型的串擾新解。介紹差分對設計、匹配設計技術及性能分析、研究共模抑制及EMI屏蔽問題，介紹雙絞線、電感扼流圈、磁芯磁環的性能特點。

第十二講 S-參數與矢網儀VNA測量

S-參數是刻畫互連新的完備標準。介紹S-參數仿真和PCB-VNA測量。包括：S-參數矩陣、返回損耗S11、插入損耗S21與互連透明度、串擾及差分S-參數。重點討論單線網雙端口的窄帶下沖及差分對S-參數的測量/仿真與轉換技術。同時，將時域眼圖生成與頻域S-參數測量做一個一體化對接介紹。

第十三講 電源完整性分析與電源分配網絡設計

電源完整性(PI)只是電源網絡設計的目標之一。電源分配網絡(PDN)，包含從穩壓模塊(VRM)到芯片焊盤；再到裸芯片內分配電壓/電流的所有互連。推介PCB電源設計有效的目標阻抗法(FDTI)，重點對去耦電容器的數量與容量選擇技術、寄生固有電感/安裝電感/擴散電感的降低技術進行充分的分析與設計。

數模混合設計重點是電源分配網絡PDN的設計；設計重心在于如何設計電源/地平面及抑制噪聲。此外，還可以對數/模的信號網絡進行有效的隔離和濾波。

第十四講 鏈路信令與時序完整性

信號完整性研究走向與新進展：高速PCB鏈路信令→從通道到鏈路；時序完整性(抖動)→從噪聲到抖動。

給出抖動的表征與分類；討論電源噪聲引起的抖動；闡述抖動與誤碼率(BER)、浴盆曲線等。最后，展開對國內信號完整性弱項的思考。

課后附件：

1. 課后考核——SI培訓結業考查題

▲ 提供一份“SI培訓結業考查題及參考答案”，供對照。

2. 課后仿真——串擾仿真示例

▲ 提供文件指導如何用軟件Hyperlynx仿真信號完整性問題，給出串擾仿真示例。

3. 課后復習——PPT及外文資料

▲ 提供上述所有各講的PPT原稿及有關外文參考文獻，供課后復習。

李老師

國家級重點學科電路與系統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、通信系統研制工作20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及VLSI設計；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及ASIC設計。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標準3部。在IEEE匯刊等刊物發表論文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)。目前的研究方向為：高速電路設計與信號完整性分析；電子CAD技術及軟件開發。

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