高速数字系统的信号与电源完整性联合分析及优化设计

本课题研究高速数字系统的信号完整性（SI）与电源完整性（PI）联合分析及优化设计。目前现有的SI和PI分析主要有两点不足：第一是将两种分析单独进行，忽略了他们的相互影响；第二是仿真流程尚不完善，对一些关键环节考虑的还不够细致。本课题针对这几个问题，采用先进的仿真工具对高速系统中的关键信号和关键电源进行联合建模、分析和优化，并自主设计其中的PCB。PCB系统拟采用美国Altera公司40nm工艺的高端Stratix IV系列的FPGA产品，项目的前一部分要从频域/时域的角度来仿真和测试一块现有的FPGA开发套件；项目的后一部分要经过前仿真、设计、测试、后仿真和优化等流程，开发出另一块全新的PCB系统，系统性能要兼顾信号和电源质量。在此过程中掌握高速设计和高频测量的技巧，研究和完善SI-PI联合仿真的技术，为我国高速电路的设计与仿真提供理论与方法依据，为高速电路设计的优化打下基础。

本课题研究高速数字系统的高速数字系统（SI）与电源完整性（PI）联合分析及优化设计。针对现有的SI和PI分析的不足之处，采用先进的仿真工具对高速系统中的关键信号和关键电源进行联合建模、分析和优化，并自主设计其中的PCB。项目前期采用当今流行最为广泛的三种仿真工具：Hyperlynx、Cadence、Ansys，从频域/时域的角度对一块现有的FPGA开发套件进行了仿真和测试；项目后期通过进行前仿真、设计、测试、后仿真和优化等流程，开发出了另一块全新的PCB系统，其系统性能兼顾了信号和电源质量，在此过程中掌握了高速设计和高频测量的技巧，研究并完善了SI-PI联合仿真的技术。研究中也发现SI/PI/EMI存在一定的关系，利用Ansys的SIwave、HFSS、Designer等仿真软件研究了高速PCB的电磁干扰控制方法。在研究SI/PI/EMI三者之间关系的基础上，优化传统的PCB仿真设计流程，提出更为高效，符合现代高速设计需求的设计流程。