信號完整性(SI)和電源完整性(PI)是兩種不同但領域相關的分析，涉及數字電路正確操作。在信號完整性中，重點是確保傳輸的1在接收器中看起來就像 1(對0同樣如此)。在電源完整性中

，重點是確保為驅動器和接收器提供足夠的電流以發送和接收1和0。因此，電源完整性可能會被認為是信號完整性的一個組成部分。實際上
，它們都是關於數字電路正確模擬操作的分析。

分析的必要性

如ru果guo計ji算suan資zi源yuan是shi無wu限xian的de，這zhe些xie不bu同tong類lei型xing的de分fen析xi可ke能neng不bu存cun在zai。整zheng個ge電dian路lu將jiang會hui被bei分fen析xi一yi次ci，而er電dian路lu某mou一yi部bu分fen中zhong的de問wen題ti將jiang會hui被bei識shi別bie並bing消xiao除chu。但dan除chu了le受shou實shi際ji上shang可ke仿fang真zhen哪na些xie事shi物wu的de現xian實shi束shu縛fu之zhi外wai，具ju有you不bu同tong領ling域yu分fen析xi的de優you點dian在zai於yu，可ke成cheng組zu解jie決jue特te定ding問wen題ti，而er無wu需xu歸gui類lei為wei“可能出錯的任何事物”。在zai信xin號hao完wan整zheng性xing中zhong
，例li如ru，重zhong點dian是shi從cong發fa射she器qi到dao接jie收shou器qi的de鏈lian路lu。可ke僅jin為wei發fa射she器qi和he接jie收shou器qi以yi及ji中zhong間jian的de一yi切qie事shi物wu創chuang建jian模mo型xing。這zhe使shi得de仿fang真zhen信xin號hao完wan整zheng性xing變bian得de相xiang當dang簡jian單dan。另ling一yi方fang麵mian，要yao仿fang真zhen電dian源yuan完wan整zheng性xing可ke能neng有you點dian困kun難nan，因yin為wei“邊界”有點不太明確
，且實際上對信號完整性領域中的項目具有一定的依賴性。

在信號完整性中，目標是消除關於信號質量
、串擾和定時的問題。所有這些類型的分析都需要相同類型的模型。它們包括驅動器和接收器、芯片封裝及電路板互連(由走線及過孔、分立器件和/或連接器組成)的模型。驅動器和接收器模型包括關於緩衝器阻抗、翻轉率和電壓擺幅的信息。通常，IBIS 或 SPICE 模型用作緩衝器模型。這些模型與互連模型結合使用來運行仿真
，從而確定接收器中的信號情況。

互連將主要包括行為類似於傳輸線的電路板走線。此類傳輸線具有阻抗
、yanchihesunhaotexing。tamendetexingjuedinglesuolianjiedequdongqihejieshouqiyubicijinxingjiaohudefangshi。huliandediancitexingbixushiyongmouzhongleixingdechangqiujieqijinxingqiujie，gaichangqiujieqitongguokeyuxinhaowanzhengxingfangzhenqijieheshiyongdedianluyuanjianhuo S canshumoxinglaimiaoshuqitezheng。daduoshuzouxianjunkejianmoweiyigejunyundeerweihengjiemian。gaihengjiemianzuyijisuanzouxiandezukangtexing。zukangjianghuiyingxiangxinhaoxianshangjieshouqizhongdeboxingxingzhuang。zuijibendexinhaowanzhengxingfenxibaokuoshezhidianlubandieceng(包括適當的介電層厚度)，以及查找正確的走線寬度，以實現一定的走線目標阻抗。

與yu過guo孔kong相xiang比bi，對dui走zou線xian進jin行xing建jian模mo會hui相xiang對dui比bi較jiao容rong易yi。當dang對dui較jiao快kuai的de信xin號hao進jin行xing信xin號hao完wan整zheng性xing分fen析xi時shi，適shi當dang的de過guo孔kong建jian模mo就jiu變bian得de非fei常chang重zhong要yao。通tong常chang，千qian兆zhao位wei信xin號hao需xu要yao通tong過guo三san維wei場chang求qiu解jie器qi對dui模mo型xing特te征zheng進jin行xing適shi當dang地di描miao述shu。幸xing運yun的de是shi，這zhe些xie信xin號hao往wang往wang是shi不bu同tong的de，這zhe使shi它ta們men的de影ying響xiang相xiang對dui局ju部bu化hua。穿chuan過guo過guo孔kong的de快kuai速su、單端信號與配電網絡(PDN)進行強有力地交互。從這些過孔返回的電流穿過附近的縫合孔
、縫合電容器和/或平麵對(組成PDN且需要建模以進行電源完整性分析的相同元器件)。


在電源完整性分析中
，較高頻率的能量分布在整個傳輸平麵上。這立即使此分析比基本信號完整性更複雜，因為能量將沿x和y方向移動，而不是僅沿傳輸線一個方向移動。在直流中，建模需要計算走線的串聯電阻、平麵形狀和過孔相對較為簡單。但是對於高頻率，分析PDN的不同位置上電源與地麵之間的阻抗需要複雜的計算。阻抗將根據電路板的位置(電容器的放置位置、安裝方式、類型及電容值)而異。高頻行為(如安裝電感和平麵擴散電感)需要包括在建模中
，以便生成準確的去耦分析結果。存在簡單版本的去耦分析(通常稱為集總分析)，在此分析中，會將PDN視shi為wei一yi個ge節jie點dian來lai計ji算suan其qi阻zu抗kang。這zhe通tong常chang是shi可ke一yi次ci性xing成cheng功gong的de有you效xiao而er快kuai速su的de初chu步bu分fen析xi
，可ke確que保bao有you足zu夠gou的de電dian容rong器qi且qie它ta們men具ju有you正zheng確que的de值zhi。然ran後hou，運yun行xing分fen布bu式shi去qu耦ou分fen析xi可ke確que保bao在zai電dian路lu板ban的de不bu同tong位wei置zhi滿man足zuPDN的所有阻抗需求。

信號完整性仿真

信號完整性仿真重點分析有關高速信號的3個主要問題：信號質量、串chuan擾rao和he時shi序xu。對dui於yu信xin號hao質zhi量liang，目mu標biao是shi獲huo取qu具ju有you明ming確que的de邊bian緣yuan，且qie沒mei有you過guo度du過guo衝chong和he下xia衝chong的de信xin號hao。通tong常chang，可ke以yi通tong過guo添tian加jia某mou種zhong類lei型xing的de端duan接jie以yi使shi驅qu動dong器qi的de阻zu抗kang與yu傳chuan輸shu線xian的de阻zu抗kang相xiang匹pi配pei來lai解jie決jue這zhe些xie問wen題ti。對dui於yu多duo點dian分fen支zhi總zong線xian，並bing非fei總zong能neng匹pi配pei阻zu抗kang
，因yin此ci

，需xu要yao將jiang端duan接jie和he拓tuo撲pu的de長chang度du變bian化hua相xiang結jie合he來lai控kong製zhi反fan射she，使shi得de它ta們men不bu會hui對dui信xin號hao質zhi量liang和he時shi序xu產chan生sheng不bu利li影ying響xiang。


可以運行這些相同的仿真，以確定信號經過電路板時的傳輸時間。電路板時序是係統時序的一個重要組成部分，並受線路長度、qizaijingguodianlubanshidechuanbosuduyijijieshouqizhongboxingxingzhuangdeyingxiang。youyuboxingdexingzhuangquedinglejieshoudexinhaochuanyueluojiyuzhideshijian，yinci
，taduiyushixulaishuoshifeichangzhongyaode。zhexiefangzhentongchanghuiqudongzouxianchangduyueshudebianhua。
通tong常chang運yun行xing的de另ling一yi個ge信xin號hao完wan整zheng性xing仿fang真zhen是shi串chuan擾rao。這zhe涉she及ji多duo條tiao相xiang互hu耦ou合he的de傳chuan輸shu線xian。隨sui著zhe走zou線xian擠ji進jin密mi集ji的de電dian路lu板ban設she計ji，了le解jie它ta們men正zheng在zai相xiang互hu耦ou合he多duo少shao能neng量liang對dui於yu消xiao除chu因yin串chuan擾rao產chan生sheng的de錯cuo誤wu是shi非fei常chang重zhong要yao的de。這zhe些xie仿fang真zhen將jiang推tui動dong走zou線xian之zhi間jian的de最zui小xiao間jian距ju要yao求qiu。
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電源完整性仿真

在電源完整性分析中，主要仿真類型有直流壓降分析、去耦分析和噪聲分析。直流壓降分析包括對PCB上(shang)複(fu)雜(za)走(zou)線(xian)和(he)平(ping)麵(mian)形(xing)狀(zhuang)的(de)分(fen)析(xi)，可(ke)用(yong)於(yu)確(que)定(ding)由(you)於(yu)銅(tong)的(de)電(dian)阻(zu)將(jiang)損(sun)失(shi)多(duo)少(shao)電(dian)壓(ya)。此(ci)外(wai)，還(hai)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)直(zhi)流(liu)壓(ya)降(jiang)分(fen)析(xi)來(lai)確(que)定(ding)高(gao)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)區(qu)域(yu)。實(shi)際(ji)上(shang)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)熱(re)仿(fang)真(zhen)器(qi)對(dui)它(ta)們(men)進(jin)行(xing)協(xie)同(tong)仿(fang)真(zhen)，以(yi)查(zha)看(kan)熱(re)效(xiao)應(ying)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi)，針(zhen)對(dui)直(zhi)流(liu)壓(ya)降(jiang)問(wen)題(ti)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)：添加更多的金屬。這些額外金屬可能會采用更寬和/或更厚的走線和平麵形狀、額外平麵或額外過孔。


上麵簡要討論的去耦分析旨在確定和最大限度減少電路板不同IC位置上電源與地麵之間的阻抗。去耦分析通常會驅動PDN中所用電容器的值
、類型和數量的變化。因此，它需要包括寄生電感和電阻的電容器模型。它還會驅動電容器安裝方式的變化和/或電路板疊層的變化，以滿足低阻抗要求。

噪聲分析的類型可能會有所不同。它們可以包括圍繞電路板傳播的、來自IC電dian源yuan管guan腳jiao中zhong的de噪zao聲sheng
，可ke通tong過guo去qu耦ou電dian容rong器qi對dui其qi進jin行xing控kong製zhi。通tong過guo噪zao聲sheng分fen析xi
，可ke以yi調tiao查zha噪zao聲sheng如ru何he從cong一yi個ge過guo孔kong耦ou合he到dao另ling一yi個ge過guo孔kong
，可ke以yi對dui同tong步bu開kai關guan噪zao聲sheng進jin行xing分fen析xi。在zai許xu多duo情qing況kuang下xia
，這zhe種zhong噪zao聲sheng是shi由you信xin號hao切qie換huan(從1到0及從0到1)引起的，因此它與信號完整性密切相關。但在所有情況下
，這些電源完整性分析的最終目標是驅動PDN的變化：電源/地麵平麵對、走線、電容器和過孔。


PDN不僅充當為ICtigongdianliudeshouduan，haiyongzuoxinhaodefanhuidianliulujing。xinhaowanzhengxingyudianyuanwanzhengxingzhijiandedaliangjiaochafashengzaiguokongzhong。duiyuchuanguoguokongdedanduanxinhaolaishuo，PDN充當該信號的返回電流路徑。附近的過孔或電容器為返回電流提供路徑，以使其從一個平麵移至下一個平麵。因此，PDN實際上決定了該單端過孔的阻抗和延遲特性
，並且對於更快的單端信號(如DDR3和DDR4)的精確建模來說是至關重要的。使用這一相同的SI/PI組合過孔模型
，可以分析從一個過孔到下一個過孔的耦合
，以及信號通過過孔到PDN的耦合。

同樣地，PDN對於最大限度減少可能由多個信號切換(通常稱為SSN)同時引起的噪聲來說是至關重要的。如果在IC電源管腳中的PDNzukangtaigao
，dangsuoyouqudongqitongshiqiehuanshi
，tamendeqiehuandianliujiangchanshengdianya，ergaidianyakezaixinhaobenshenzhongguanchadao。ketongguoliyongquoufenxishejiyigechusededizukangPDN來消除此問題。全麵仿真此問題以查看對信號的影響，要求能夠同時執行信號完整性分析和電源完整性分析。驅動器的SPICE模型傳統上用於執行此類分析，但更新的IBIS模型也具有相應的基礎架構，以包括在查找信號完整性時的PDN影響。

xinhaowanzhengxinghedianyuanwanzhengxingdefenxiduiyuchenggongdegaosushuzishejilaishuoshizhiguanzhongyaode。tamenweixuyaojinxingnaxieshejigenggaitigongleyoujiazhidejianjie。ciwai
，suizhejianmofangfahejisuannenglidegaishan，ruguonenggoutongshifangzhenzheliangzhongleixingdewanzhengxing，zehuiqingchudilejiedianludeshijixingwei

、設計中真正存在的利潤以及它們如何實現最佳可能性能。

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