ADS信号完整性仿真与实战

目 录
第1 章 信号完整性基本概念 1
1.1 什么是信号完整性？ . 2
1.1.1 上升时间和下降时间 . 2
1.1.2 占空比 . 3
1.1.3 建立时间 . 3
1.1.4 保持时间 . 4
1.1.5 抖动 . 4
1.1.6 传输线 . 5
1.1.7 特性阻抗 . 6
1.1.8 反射 . 6
1.1.9 串扰 . 7
1.1.10 单调性 . 8
1.1.11 过冲/下冲 8
1.1.12 眼图 . 9
1.1.13 码间干扰 . 9
1.1.14 误码率 . 10
1.1.15 损耗 . 10
1.1.16 趋肤效应 . 11
1.1.17 扩频时钟（SSC）. 11
1.2 电源完整性基本概念 . 12
1.3 SI/PI/EMC 的相互关系 13
本章小结. 13
第2 章 ADS 基本概念及使用 14
2.1 是德科技EEsof 软件简介 . 15
2.2 ADS 软件介绍 16
2.2.1 ADS 概述 16
2.2.2 ADS 软件架构. 16
2.3 ADS 相关的文件介绍 19
2.4 ADS 相关窗口和菜单介绍 19
2.4.1 启动ADS 19
2.4.2 ADS 主界面 20
2.5 ADS 基础使用 21
2.5.1 新建或者打开原有工程 . 22
2.5.2 新建原理图 . 26
2.5.3 新建Layout . 33
2.5.4 新建数据显示窗口 . 36
本章小结. 41
第3 章 PCB 材料和层叠设计 . 42
3.1 PCB 材料介绍 43
3.1.1 铜箔 . 43
3.1.2 介质（半固化片和芯板） . 46
3.1.3 介电常数和介质损耗角 . 46
3.1.4 PCB 材料的分类 . 48
3.1.5 高速板材的特点 48
3.2 层叠设计 . 49
3.2.1 层叠设计的基本原则 . 49
3.2.2 层叠设计的典型案例 . 50
3.2.3 层叠结构中包含的参数信息 . 54
3.3 如何设置ADS 中的层叠 . 54
3.3.1 新建层叠 . 55
3.3.2 编辑材料信息 57
3.3.3 编辑层叠结构 60
3.3.4 添加过孔结构类型 . 62
3.4 CILD 阻抗计算 63
3.4.1 CILD（阻抗计算）介绍 . 63
3.4.2 微带线阻抗计算 64
3.4.3 参数的扫描 . 69
3.4.4 统计分析 . 71
3.4.5 带状线阻抗计算 73
3.4.6 共面波导线阻抗计算 . 73
3.4.7 自定义传输线结构 . 74
本章小结. 76
第4 章 传输线及端接 . 77
4.1 传输线 78
4.2 ADS 中的各类传输线 79
4.2.1 理想传输线模型 80
4.2.2 微带线和带状线模型 . 80
4.2.3 多层结构的传输线模型 . 84
4.3 损耗与信号完整性 . 86
4.4 阻抗与反射 . 89
4.4.1 传输链路与阻抗不连续点 . 89
4.4.2 反弹图 . 90
4.4.3 传输线阻抗分析 92
4.4.4 短桩线的反射 93
4.5 端接 95
4.5.1 点对点的传输线仿真 . 95
4.5.2 源端端接仿真 96
4.5.3 并联端接仿真 98
4.5.4 戴维宁端接仿真 99
4.5.5 RC 端接仿真 . 99
本章小结. 101
第5 章 过孔及过孔仿真 102
5.1 过孔的分类 . 103
5.2 Via 的结构 103
5.3 Via Designer . 105
5.3.1 开启Via Designer 106
5.3.2 编辑层叠结构 107
5.3.3 编辑过孔结构 110
5.3.4 Via Designer 变量设置 118
5.3.5 过孔的仿真以及仿真状态 . 119
5.3.6 查看仿真结果 121
5.3.7 导出仿真结果和模型 . 125
5.4 过孔的参数扫描仿真 . 127
5.5 Via Designer 模型在与ADS 和EMPro 中的应用 . 131
5.5.1 Via Designer 模型在ADS 中的应用 . 131
5.5.2 Via Designer 模型在EMPro 中的应用 . 133
5.6 高速电路中过孔的设计注意事项 . 134
本章小结. 135
第6 章 串扰案例 . 136
6.1 串扰 137
6.2 串扰的分类 . 137
6.2.1 近端串扰和远端串扰 . 137
6.2.2 串扰的仿真 . 138
6.3 ADS 参数扫描 139
6.4 串扰的耦合长度与串扰的关系 . 140
6.5 传输线之间的耦合距离与串扰的关系 . 157
6.5.1 传输线之间耦合间距与串扰的仿真 . 157
6.5.2 为什么PCB 设计要保证3W. 159
6.6 激励源的上升时间与串扰的关系 . 160
6.7 串扰与带状线的关系 . 161
6.7.1 微带线与带状线串扰的对比 . 161
6.7.2 高速信号线是布在内层好还是外层 . 164
6.8 传输线到参考层的距离与串扰的关系 . 164
6.9 定量分析串扰 . 167
6.10 串扰与S 参数以及总线要求. 168
6.11 如何减少电路设计中的串扰 . 170
本章小结. 170
第7 章 S 参数及其仿真应用 . 171
7.1 S 参数介绍 . 172
7.1.1 S 参数模型简介 172
7.1.2 S 参数的命名方式以及混合模式 173
7.1.3 S 参数的基本特性 . 174
7.2 检查/查看S 参数 . 175
7.3 S 参数仿真 . 178
7.3.1 提取传输线的S 参数 178
7.3.2 S 参数数据处理以及定义规范模板 181
7.4 S 参数与TDR 184
7.4.1 编辑TDR 公式 184
7.4.2 Front panel 的SP TDR 工具 186
本章小结. 187
第8 章 IBIS 与SPICE 模型 188
8.1 IBIS 模型简介 189
8.2 IBIS 模型的基本语法和结构 190
8.2.1 IBIS 的基本语法 . 190
8.2.2 IBIS 结构 . 190
8.2.3 IBIS 文件实例 . 191
8.3 ADS 中IBIS 模型的使用 199
8.3.1 IBIS 模型的应用 . 199
8.3.2 ADS 中使用EBD 模型 206
8.3.3 ADS 中使用Package 模型 208
8.4 SPICE 模型 . 209
8.4.1 ADS 中SPICE 模型的使用 . 210
8.4.2 宽带SPICE（BBS）模型生成器 . 212
8.4.3 W-element 模型生成 215
本章小结. 218
第9 章 HDMI 仿真 . 219
9.1 HDMI . 220
9.2 HDMI 电气规范解读 . 221
9.2.1 HDMI 线缆规范 222
9.2.2 HDMI 源设备规范 . 223
9.2.3 HDMI 接收设备规范 . 224
9.3 眼图和眼图模板 . 225
9.3.1 眼图和眼图模板介绍 . 225
9.3.2 选择眼图探针在ADS 中设置眼图模板 . 228
9.3.3 在ADS 中设置眼图模板 . 230
9.4 HDMI 仿真 . 231
9.4.1 HDMI 源设备仿真 . 231
9.4.2 HDMI 布线长度仿真 . 234
9.4.3 HDMI 差分对内长度偏差仿真 . 235
9.4.4 HDMI 差分对间长度偏差仿真 . 237
9.5 HDMI 设计规则 . 238
本章小结. 238
第10 章 DDR4 仿真 . 239
10.1 DDRx 总线介绍 . 240
10.1.1 DDR 介绍 240
10.1.2 DDR4 电气规范 . 241
10.2 DDR4 系统框图 . 244
10.3 DDR4 设计拓扑结构 . 244
10.4 片上端接（ODT） 246
10.5 DDR4 总线仿真 . 247
10.5.1 地址、控制、命令以及时钟信号仿真 . 247
10.5.2 数据和数据选通信号仿真 . 249
10.5.3 DDR bus 仿真 254
10.5.4 同步开关噪声（SSN）仿真 256
10.6 DDR4 一致性仿真分析 . 259
10.7 DDR4 的电源分配网络仿真 . 260
10.8 DDR4 设计注意事项 . 260
本章小结. 261
第11 章 高速串行总线仿真 262
11.1 高速串行接口 . 263
11.2 USB 263
11.2.1 USB 的发展历史 . 263
11.2.2 USB3.0 的物理结构及电气特性 . 264
11.3 IBIS-AMI 模型介绍 . 267
11.4 通道仿真 . 268
11.5 逐比特模式（Bit by bit） 271
11.6 统计模式（Statistics） 275
11.7 使用理想的发送/接收模型（Tx_Diff/Rx_Diff） 277
本章小结. 280
第12 章 PCB 板级仿真SIPro 281
12.1 PCB 信号完整性仿真的流程 282
12.2 PCB 文件导入 283
12.3 剪切PCB 文件 . 284
12.4 层叠和材料设置 . 287
12.5 SIPro 使用流程. 289
12.5.1 启动SIPro . 289
12.5.2 设置仿真分析类型 . 291
12.5.3 选择信号网络 292
12.5.4 设置仿真模型 296
12.5.5 设置仿真端口 298
12.5.6 设置仿真频率和Options 设置 300
12.5.7 运行仿真 . 303
12.5.8 查看和导出仿真结果 . 303
本章小结. 310
第13 章 PCB 板级仿真PIPro 311
13.1 电源完整性基础 . 312
13.1.1 什么是电源完整性 . 312
13.1.2 电源分配网络 312
13.1.3 目标阻抗 . 313
13.2 ADS 电源完整性仿真流程 . 313
13.3 电源完整性直流分析（PI DC） . 315
13.3.1 建立直流仿真分析 . 315
13.3.2 选择电源网络并确定参数 . 316
13.3.3 分离元件参数设置 . 317
13.3.4 VRM 设置 . 319
13.3.5 Sink 设置 . 320
13.3.6 设置Options 323
13.3.7 运行仿真及查看仿真结果 . 324
13.4 电源完整性电热仿真（PI ET） . 332
13.4.1 建立电热仿真分析 . 332
13.4.2 热模型设置 . 333
13.4.3 设置Options 338
13.4.4 运行仿真以及查看仿真结果 . 339
13.5 电源完整性交流分析（PI AC） . 341
13.5.1 VRM、Sink 设置 . 342
13.5.2 电容模型设置 343
13.5.3 仿真频率和Options 设置 352
13.5.4 运行仿真并查看仿真结果 . 353
13.5.5 产生原理图和子电路 . 359
13.5.6 优化仿真结果 361
13.6 如何设计一个好的电源系统 . 365
本章小结. 365