[工学]信号完整性分析讲稿3讲.ppt

信号完整性分析方法 闫照文 提 要 T3.1 用阻抗描述信号完整性 T3.2 阻抗的含义 T3.3 实际的和理想的电路元件 T3.4 时域中理想电阻的阻抗 T3.5 时域中理想电容的阻抗 T3.6 时域中理想电感的阻抗 T3.7 频域中的阻抗 T3.8 等效电气电路模型 T3.9 电路理论和SPICE T3.10 建模简介 T3.11 小结 第3章 阻抗和电气模型 T3.1 用阻抗描述信号完整性 T四类信号完整性问题都是由阻抗引起的: T反射和失真由阻抗的突变引起; T串扰由互容和互感(即阻抗)决定; T电源轨道塌陷与电源分布系统的阻抗有关; TEMI:增大阻抗,减少共模电流,即可减少 EMI. 第3章 阻抗和电气模型 T建模:物理结果转化为与之等效的电路模型. T仿真:使用行为模型来描述信号与阻抗的相互 影响,并以此来预测性能. T建模和仿真的基础是:把电气特性转换成阻抗 描述,分析阻抗对信号的影响. 第3章 阻抗和电气模型 T3.2 阻抗的含义 T如图3.2所示,阻抗定义: T (3.1) T适应时域和频域 T开路器件阻抗为无穷大;短路器件阻抗为0 第3章 阻抗和电气模型 T3.3 实际的和理想的电路元件 T实际元件:可测量的 T理想元件:仿真器只能仿真理想器件的性能 T电路模型:实际结构的近似 T有四种理想的两端电路元件: T电阻(集总元件); T电容(集总元件); T电感(集总元件); T传输线(分布元件) 第3章 阻抗和电气模型 T3.4 时域中理想电阻的阻抗 T理想电阻两端的电压与流过的电流之间的关 系如下: TV=IR (3.2) T理想电阻的阻抗: T (3.3) 第3章 阻抗和电气模型 T3.5 时域中理想电容的阻抗 T电容定义: T (3.4) TC表示电容，单位F；V表示电压差，单位V ；Q表示电荷，单位C TI-V特性定义: T (3.5) T电容器的阻抗: T (3.6) T与电压波形的形状有关,在时域中使用电容器 的阻抗是很不容易的. 第3章 阻抗和电气模型 T3.6 时域中理想电感的阻抗 T电感定义: T (3.7) TV表示电感两端的电压;L表示电感值;I表示 流过电感的电流. T电感的阻抗: T (3.8) T时域很难使用. 第3章 阻抗和电气模型 T3.7 频域中的阻抗 T正弦波是惟一存在的波形. 第3章 阻抗和电气模型 T阻抗定义:电压正弦波和电流正弦波之比 T阻抗的幅值:电压幅度与电流幅度之比 T (3.11) T阻抗的相位:两波形之间的相移 T电阻器的阻抗:电阻不变,阻抗不变: T (3.12) T电容器的阻抗与频率有关:电容不变,但阻抗 变化 T (3.14) T电感器的阻抗也与频率有关:电感不变,但阻 抗变化 T (3.16) 第3章 阻抗和电气模型 T 3.8 等效电气电路模型 T 等效电路模型:理想电路元件的组合,也称原理图 T 电路模型的两个特征:一是拓扑结构;二是参数值. T 用等效模型预测实际行为总存在误差 T 模型的带宽:测量阻抗与预测阻抗非常吻合时的最高 正弦波频率. T 图3.8一阶模型的带宽是70MHz;二阶模型的带宽是 5GHz. 第3章 阻抗和电气模型 T3.9 电路理论和SPICE TRLC电路模型的阻抗: T (3.17) TSPICE:电路仿真器,可仿真阻抗. 第3章 阻抗和电气模型 T3.10 建模简介 T从简单到复杂 T带宽越高,模型越复杂 第3章