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

ruguojisuanziyuanshiwuxiande，zhexiebutongleixingdefenxikenengbucunzai。zhenggedianlujianghuibeifenxiyici
，erdianlumouyibufenzhongdewentijianghuibeishibiebingxiaochu。danchuleshoushijishangkefangzhennaxieshiwudexianshishufuzhiwai，juyoubutonglingyufenxideyoudianzaiyu，kechengzujiejuetedingwenti，erwuxuguileiwei“可能出錯的任何事物”。zaixinhaowanzhengxingzhong，liru，zhongdianshicongfasheqidaojieshouqidelianlu。kejinweifasheqihejieshouqiyijizhongjiandeyiqieshiwuchuangjianmoxing。zheshidefangzhenxinhaowanzhengxingbiandexiangdangjiandan。lingyifangmian，yaofangzhendianyuanwanzhengxingkenengyoudiankunnan，yinwei“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 參can數shu模mo型xing來lai描miao述shu其qi特te征zheng。大da多duo數shu走zou線xian均jun可ke建jian模mo為wei一yi個ge均jun勻yun的de二er維wei橫heng截jie麵mian。該gai橫heng截jie麵mian足zu以yi計ji算suan走zou線xian的de阻zu抗kang特te性xing。阻zu抗kang將jiang會hui影ying響xiang信xin號hao線xian上shang接jie收shou器qi中zhong的de波bo形xing形xing狀zhuang。最zui基ji本ben的de信xin號hao完wan整zheng性xing分fen析xi包bao括kuo設she置zhi電dian路lu板ban疊die層ceng(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、chuanraoheshixu。duiyuxinhaozhiliang，mubiaoshihuoqujuyoumingquedebianyuan，qiemeiyouguoduguochonghexiachongdexinhao。tongchang，keyitongguotianjiamouzhongleixingdeduanjieyishiqudongqidezukangyuchuanshuxiandezukangxiangpipeilaijiejuezhexiewenti。duiyuduodianfenzhizongxian，bingfeizongnengpipeizukang，yinci，xuyaojiangduanjiehetuopudechangdubianhuaxiangjiehelaikongzhifanshe
，shidetamenbuhuiduixinhaozhiliangheshixuchanshengbuliyingxiang。


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、其(qi)在(zai)經(jing)過(guo)電(dian)路(lu)板(ban)時(shi)的(de)傳(chuan)播(bo)速(su)度(du)以(yi)及(ji)接(jie)收(shou)器(qi)中(zhong)波(bo)形(xing)形(xing)狀(zhuang)的(de)影(ying)響(xiang)。由(you)於(yu)波(bo)形(xing)的(de)形(xing)狀(zhuang)確(que)定(ding)了(le)接(jie)收(shou)的(de)信(xin)號(hao)穿(chuan)越(yue)邏(luo)輯(ji)閾(yu)值(zhi)的(de)時(shi)間(jian)，因(yin)此(ci)，它(ta)對(dui)於(yu)時(shi)序(xu)來(lai)說(shuo)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。這(zhe)些(xie)仿(fang)真(zhen)通(tong)常(chang)會(hui)驅(qu)動(dong)走(zou)線(xian)長(chang)度(du)約(yue)束(shu)的(de)變(bian)化(hua)。
tongchangyunxingdelingyigexinhaowanzhengxingfangzhenshichuanrao。zheshejiduotiaoxianghuouhedechuanshuxian。suizhezouxianjijinmijidedianlubansheji
，lejietamenzhengzaixianghuouheduoshaonengliangduiyuxiaochuyinchuanraochanshengdecuowushifeichangzhongyaode。zhexiefangzhenjiangtuidongzouxianzhijiandezuixiaojianjuyaoqiu。
[page]
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IC提(ti)供(gong)電(dian)流(liu)的(de)手(shou)段(duan)

，還(hai)用(yong)作(zuo)信(xin)號(hao)的(de)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)。信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)與(yu)電(dian)源(yuan)完(wan)整(zheng)性(xing)之(zhi)間(jian)的(de)大(da)量(liang)交(jiao)叉(cha)發(fa)生(sheng)在(zai)過(guo)孔(kong)中(zhong)。對(dui)於(yu)穿(chuan)過(guo)過(guo)孔(kong)的(de)單(dan)端(duan)信(xin)號(hao)來(lai)說(shuo)，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。

信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)和(he)電(dian)源(yuan)完(wan)整(zheng)性(xing)的(de)分(fen)析(xi)對(dui)於(yu)成(cheng)功(gong)的(de)高(gao)速(su)數(shu)字(zi)設(she)計(ji)來(lai)說(shuo)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。它(ta)們(men)為(wei)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)哪(na)些(xie)設(she)計(ji)更(geng)改(gai)提(ti)供(gong)了(le)有(you)價(jia)值(zhi)的(de)見(jian)解(jie)。此(ci)外(wai)，隨(sui)著(zhe)建(jian)模(mo)方(fang)法(fa)和(he)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)的(de)改(gai)善(shan)，如(ru)果(guo)能(neng)夠(gou)同(tong)時(shi)仿(fang)真(zhen)這(zhe)兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)
，則(ze)會(hui)清(qing)楚(chu)地(di)了(le)解(jie)電(dian)路(lu)的(de)實(shi)際(ji)行(xing)為(wei)
、設計中真正存在的利潤以及它們如何實現最佳可能性能。

相關閱讀：

提供高達10Gbps出色信號完整性的連接器係統
PCB高速信號完整性整體分析設計
常用信號完整性的測試手段和在設計的應用