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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(xué)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，名課堂將分期組織舉辦“信號及電源完整性分析與設(shè)計”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。

參加對象

從事硬件開發(fā)部門主管、EMC工程師、硬件開發(fā)工程師、PCB 工程師、測試工程師、品管工程師，系統(tǒng)工程師，可靠性工程師。

課程大綱

本培訓(xùn)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(nèi)容為背景，針對國內(nèi)高速電子設(shè)計中對性能分析和提高的需求，突出重點、難點。內(nèi)容涉及各種最新的高速電路設(shè)計與信號、電源完整性分析要點。大綱業(yè)已合并重組，框架按13+1講為序安排。

第一講 高速PCB設(shè)計與信號完整性分析

全面闡述國內(nèi)外PCB互連設(shè)計及SI/PI分析技術(shù)，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(shù)/導(dǎo)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(wǎng)反射退化/電抗退化與對策

介紹高速PCB的TDR阻抗測試技術(shù)，典型的TDR應(yīng)用和測試。分析各種單線網(wǎng)的拓撲設(shè)計、各種單線網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)損耗退化/ISI改善技術(shù)

分析PCB趨膚/擠近效應(yīng)下的導(dǎo)線損耗和介質(zhì)損耗如何造成上升邊損耗退化？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(chǎn)生的原因；抖動的分類和分析方法，探討多種預(yù)加重及均衡改善技術(shù)。

第十講 PCB多線網(wǎng)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(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？

第十一講 差分對設(shè)計與共模/EMI抑制

介紹流行的PCB差分對設(shè)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(shù)關(guān)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(shè)計、匹配設(shè)計技術(shù)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(huán)的性能特點。

第十二講 S-參數(shù)與矢網(wǎng)儀VNA測量

S-參數(shù)是刻畫互連新的完備標準。介紹S-參數(shù)仿真和PCB-VNA測量。包括：S-參數(shù)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(shù)。重點討論單線網(wǎng)雙端口的窄帶下沖及差分對S-參數(shù)的測量/仿真與轉(zhuǎn)換技術(shù)。同時，將時域眼圖生成與頻域S-參數(shù)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(wǎng)絡(luò)設(shè)計

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

數(shù)模混合設(shè)計重點是電源分配網(wǎng)絡(luò)PDN的設(shè)計；設(shè)計重心在于如何設(shè)計電源/地平面及抑制噪聲。此外，還可以對數(shù)/模的信號網(wǎng)絡(luò)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(nèi)信號完整性弱項的思考。

課后附件：

1. 課后考核——SI培訓(xùn)結(jié)業(yè)考查題

▲ 提供一份“SI培訓(xùn)結(jié)業(yè)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(dǎo)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(fù)習(xí)——PPT及外文資料

▲ 提供上述所有各講的PPT原稿及有關(guān)外文參考文獻，供課后復(fù)習(xí)。

李老師

國家級重點學(xué)科電路與系統(tǒng)學(xué)科帶頭人和博士生導(dǎo)師、某電路CAD研究所所長、中國通信學(xué)會高級會員。從事雷達、通信系統(tǒng)研制工作20多年。曾赴美國邁阿密大學(xué)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(xué)電氣與計算機工程系作高訪學(xué)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(fù)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(shè)計與信號完整性分析；電子CAD技術(shù)及軟件開發(fā)。

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