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随着电子器件工作速度不断提高以及边沿时间不断压缩,PCB信号完整性问题越来越凸显。如果信号完整性问题得不到良好的解决,将难以保证接收端信号的质量以及信号在高速情况下传输的可靠性和稳定性。为了分析某电子控制器PCB系统的信号完整性问题并进行改进设计,研究了一种信号完整性仿真分析、试验验证、优化与改进方法。 通过ANSYS公司的三款电磁仿真软件(SIwave,Designer,HFSS),对PCB的关键信号线(同步时钟线,高速数据线、地址线,板间互联线等)进行了基于微带传输线S参数模型的信号完整性仿真分析。为了获得收发器件的输入输出阻抗,给出了一种利用IBIS模型来获取器件阻抗的仿真方法。为提高组线信号的仿真精度,给出了一种引入噪声电源网络的信号组线S参数模型。 利用矢量网络分析仪(VNA)对无源信号线S参数进行测试,修正了PCB仿真介质材料参数并验证了仿真S参数的有效性。通过高速示波器对关键信号进行波形测试,分析了示波器波形测量原理,找出了引起测试波形失真的主要误差来源,验证了仿真波形结果并为改进仿真分析提供了试验依据。 根据仿真及试验结果,提出了针对多负载同步时钟线、数据线的拓扑及端接结构改进方案,分析了“Y”型分支结构的线长控制方案以及缩短信号回流路径的优化方法。 对电子控制器PCB的信号完整仿真、测试以及改进分析表明:采用电磁仿真软件对PCB进行信号完整性分析,可以在设计阶段就找出其中的潜在问题并解决它,从而大大减小测试成本并缩短产品研发及生产周期。