高速PCB的仿真与EMC设计方法探讨（Ⅰ）

以高速系统的信号完整性（SI）仿真、电源完整性（PI）仿真以及EMC分析为基本出发点。着重介绍了基于电路与电磁场仿真分析工具及EMC设计规则解决板级PCB设计中EMC问题的过程、高速PCB的电源分配系统（PDS）的构建以及高速PCB仿真设计中电源完整性分析过程，通过EDA分析工具实现PCB的建模与分布参数提取；通过电磁场分析工具完成网络参数定量分析，从最基本的设计方法入手，提出了高速PCB的信号系统与电源系统设计参数优化方案，指出了信号与电源完整性仿真设计和EMC设计的内在联系，希望本文能给予正在从事产品EMC设计的可靠性工程师、高速系统仿真设计工程师提供解决此类问题的新思路与新方法。     

基于CPS协同的微系统电源信号完整性设计

裸芯片die、硅通孔TSV(Through Silicon Via)硅转接板、高温共烧陶瓷HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)管壳等多材质多基板立体堆叠和高密度集成的微系统封装,因空间极度有限、跨尺度立体转换的失配、电磁效应的耦合,低电压大电流电源的电源分布网络PDN(Power Distribution Network)和GHz高速信号的通道设计成为难题。贴合微系统封装尺度越来越接近芯片尺度的特点,以及微系统模块的系统应用需求,研究了基于芯片、封装、系统CPS(Chip-Package-System)协同设计仿真的方法。针对核心电源PDN的设计,采用芯片功耗模型CPM(Chip Power Model),结合TSV硅基板、HTCC管壳、PCB三级去耦电容网络的布放和协同优化,有效降低了电源纹波,保证了电源完整性。针对高速信号通道设计,基于电磁场和电路结合的仿真,将芯片电特性配置与封装互连的拓扑匹配协同优化,封装与板级应用协同优化,保证了信号完整性,且不对封装版图和工艺提出严苛要求。     

高速低压差分信号(LVDS)器件应用设计方法研究

随着高速LVDS器件得到广泛应用,在高速信号使用LVDS传输时,信号传输线路问题、信号传输波形的最佳化成为非常重要的课题之一。由于印制电路板的布局布线直接影响信号传输质量,因此利用仿真对印制板分析成为设计上不可缺少的手段。有鉴于此,文章深入探讨了高速电路的设计,总结出设计技巧。     

面向宇航应用光传输微系统集成技术

为了满足宇航系统对高速、宽带数据和图像传输产品小体积、轻质化的需求，研究光传输高速高密度集成技术。基板采用带状差分线设计和叠层组装工艺，提高集成密度、缩小体积提升了系统组装的空间，并通过建模仿真设计分析高速信号完整性；将光器件设计在外壳底板上，实现高效散热结构设计，同时提高了光器件使用可靠性；采用混合集成微组装工艺，硅转接基板实现芯片级三维立体集成，采用二次封装技术解决了光纤高效耦合与气密共实现的难题。微系统模块体积≤27 mm×24 mm×5 mm，气密封装漏率≤5×10–9Pa·m3/s(He)。     

高速低压差分信号（LVDS）器件应用设计方法研究

随着高速LVDS器件得到广泛应用，在高速信号使用LVDS传输时，信号传输线路问题、信号传输波形的最佳化成为非常重要的课题之一。由于印制电路板的布局布线直接影响信号传输质量，因此利用仿真对印制板分析成为设计上不可缺少的手段。有鉴于此，文章深入探讨了高速电路的设计，总结出设计技巧。     

基于数值分析方法的SAS线端高速连接器设计

SAS高速连接器具有传输速度快、抗干扰能力强等优点。高速信号通过连接器进行传输时,由于信号的反射与串扰影响到信号的完整性,保证信号传输的完整性成为SAS高速连接器的关键。论文通过对高速信号在连接器中传输的理论研究,利用数值分析的方法确定分析设计方案,并对实物进行测试,验证了所设计的SAS高速连接器的正确性、优越性,为解决高速连接器设计提供了依据。     

星载高速数字电路电源芯片选型及电源完整性设计

优化电源完整性及可靠性设计可以有效提高高速数字电路在高速、高负载及极端环境下工作的性能及可靠性。通过对开关式点电源及LDO (低压差线型稳压器)两种供电方式在星载高速数字电路中的应用特点进行分析,总结出针对两种电源在电源完整性上的设计准则,量化相应测试指标,通过对开关类电源LTM4644及LDO型电源对信号完整性设计及电源芯片选型进行研究优化,为星载高速数字电路电源完整性设计及测试提供部分参考及依据。     

一种基于Serial RapidIO标准协议的高速交换技术

为解决空间信息系统在大数据吞吐场景下传输带宽有限、架构互联性较差的问题,文章分析Serial RapidIO (SRIO)高速串行总线交换技术特点,结合SpaceVPX架构研究一种交换阵列,以此为基础构建了SRIO交换模块,并基于IBIS-AMI模型验证了信号完整性,开展SRIO交换技术验证,单端口速率可达20Gbps,理论吞吐率为440Gbps,可广泛应用于高速网络化信息系统。     

宇航高可靠宽占空比磁隔离MOSFET驱动电路研究

基于驱动变压器的磁隔离MOSFET驱动电路已经在宇航二次电源中得到广泛应用，针对现有磁隔离驱动电路存在的问题，结合宇航应用特点提出新型磁隔离驱动电路的6条设计目标，基于此设计了一种新型磁隔离驱动电路。详细分析了该电路的工作原理，推导出参数计算公式，并完成了全面的仿真验证。该电路具有：Vgs驱动电压幅值不随占空比发生变化以确保MOSFET高效导通；工作占空比可达90%以上且无失真传输；Vgs零负压从而保证功率MOSFET单粒子性能不受影响；占空比瞬变时驱动波形无异常震荡等特点。新一代宇航高效高功率密度电源拓扑的核心驱动问题得到解决，对提高星载二次电源效率具有重要的意义。     

一种高速低噪声信号处理电路的方案研究

文章针对中国遥感高分辨率传输型相机的发展趋势,提出了一种高速低噪声的遥感CCD相机信号处理电路的设计方案。从信号完整性理论出发,利用Cadence软件进行了仿真与验证,取得了良好的效果。