原创 硬件工程师必读攻略-如何通过仿真有效提高数模混合设计性（下）3

40、按照有些说法，即使是短线（当然指相对信号上升沿的速率）也会有信号完整性问题。如wire-wrap line，即使很短，由于线路电感比较大，也会使得信号失真。 XTALK11、能否详细解释一下。

2、我一直不明白wire-wrap和transmission line的区别和联系，能否说明一下。 谢谢！

答：你好！1 你说的没错，即使走线很短，但是如果信号的上升/下降沿（rise/fall Time）很快的话，也会有信号完整性问题。 一般判断是否要考虑信号完整性问题的标准是看:

走线长度是否大于l/6，其中L为信号在上升时间内所传输的距离（Length Of Rising Edge）, L="Rise" Time(ps)/Delay(ps/in.)。

2 我不太清楚你的问题，我想可能是说电缆和传输线的区别和联系，电缆是传输线的一种，传输线的定义涵盖很广，一般来说承载电信号传输的导体都是传输线。

41、请教专家，什么叫做容性串扰和感性串扰？分别产生的原理以及对信号产生的影响如何？我们在设计高速PCB时又怎样来减小这些串扰？应该注意那些问题？

答：简单地讲，由于导体之间的互容参数而引入的串扰为容性串扰而由导体之间的互感分量而引入的串扰称为感性串扰。其计算公式如下：

感性串扰：

容性串扰：

XTALK2为了减少串扰可以采取很多措施，如拉大线间距，加匹配电阻，采用差分技术等等。

42、我想问一下PCB板中的高速布线问题，我以前一直都用PROTEL来进行PCB板的设计，但是当信号频率升高时，就需要考虑很多因素，最近我看了一些关于贵公司的关于高速PCB布线的软件的介绍，请问你们公司的软件较其它软件的优势在哪里，有什么特点。

答：您好，Cadence的PCB产品包括三个级别：Studio、Designer、和Expert。Studio级产品主要面向小规模的PCB设计、Designer主要面向中小规模的PCB设计、Expert主要面向要求高性能、大规模的PCB设计。三个级别的产品可以根据客户的需求进行灵活配置。 以本人的应用经验来讲，个人认为Cadence软件的前端到后端，分析设计之间的统一的综合平台是其最大的特点。也就是说，分析和设计是在一个平台上完成的，二者之间的交互非常友好，从事高速设计的话，这一点已越来越重要。Cadence软件在高速设计方面有很多分析模块：信号完整性分析模块，电源完整性分析模块Power Integrity（个人认为很有特点）、EMC规则检查模块EMControl等，当然这些模块都是集成在统一的平台上的。以上只是从高速分析设计的方面谈了个人对Cadence软件的看法，供您参考。

如果您想试用Cadence软件的话，您可以联系Cadence当地的Sales，申请一个临时License进行试用，这样您就可以对Cadence软件有更深入的了解。

43、板子上几乎所有的重要信号线都设计成差分线对,目的在增强信号抗干扰能力.那俺一直有很多困惑的地方: 1.是否差分信号只定义在仿真信号或数字信号或都有定?? 2.在实际的线路图中差分线对上的网罗如滤波器,应如何分析其频率响应,是否还是与分析一般的二端口网罗的方法一样? 3.差分线对上承载的差分信号如何转换成一般的信号? 差分线对上的信号波形是怎样的,相互之间的关系如何? 请指教.

答：差分信号只是使用两根信号线传输一路信号，依靠信号间电压差进行判决的电路，既可以是模拟信号，也可以是数字信号。实际的信号都是模拟信号，数字信号只是模拟信号用门限电平量化后的取样结果。因此差分信号对于数字和模拟信号都可以定义。

2，差分信号的频率响应，这个问题好。实际差分端口是一个四端口网络，它存在差模和共模两种分析方式。如下图所示。在分析频率相应的时候，要分别添加同极性的共模扫频源和互为反极性的差模扫频源。而相应端需要相应设置共模电压测试点Vcm＝（V1＋V2）/2, 和差模电压测试点Vdm=V1-V2。网络上有很多关于差分信号阻抗计算和原理的文章，可以详细了解一下。

3，差分信号通常进入差分驱动电路，放大后得到差分信号。最简单的就是差分共射镜像放大器电路了，这个在一般的模拟电路教材都有介绍。下图是某差分放大器件的spice电路图和输出信号波形，一般需要他们完全反相，有足够的电压差大于差模电压门限。当然信号不可避免有共模成分，所以差分放大器一个很重要的指标就是共模抑制比Kcmr=Adm/Acm。

44、小弟最近正想搞个0--150M,增益不小于80 DB的宽带放大器,!请问在EMC方面应该注意什么问题呢?谢谢！

答：宽带放大器设计时特别要注意低噪声问题，比如要电源供给必须足够稳定等。具体如下：

1. 注意输入和数出的阻抗匹配问题，比如共基输入射随输出等；

2. 各级的退耦问题，包括高频和低频纹波等；

3. 深度负反馈，以及防止自激振荡和环回自激等；

4. 带通滤波气的设计问题 ；

45、请问ansoft的工具对1GHz以上的数模变化电路能仿真吗？能详细说说可以仿真哪些方面的问题。

答：高速AD设计的确是比较困难的问题，为了获得更好的有效位数，需要考察的信号往往毫伏甚至微伏级，而数字信号噪声干扰，模拟信号受干扰情况，电源地的划分等问题混合在一起。我们在实际的工程设计中，把它门划分为以下几个方面的问题，一步步仿真分析，加以解决，并取得不错的效果:

1，PCB的平面层的谐振模式分析：考查PCB上平面层对不同频率的波的谐振状况，从而找到最佳的布局位置和布线路径。

2，电源，地分割的隔离度分析：分割开的平面层需要达到一定的隔离度，才能有效抑制噪声干扰。

3，电源阻抗分析：电源的阻抗达到一定的一定的目标，可以有效降低平面噪声。

4，去耦策略：电容可以改变平面的谐振特性，改善平面的隔离度，有效降低电源阻抗；通过what－if分析，模拟添加电容的容值和位置对信号的影响。

5，模拟信号的通道特性：模拟信号不同于数字信号，有效频带内具有连续谱，要保证模拟信号无畸变的传播，需要考察连续频域的通道特性。

6，数字信号同步开关噪声分析：由于快速开关的数字门电路，会在数字电源平面耦合噪声，并累积，这个就是同步开关噪声，ansoft工具可以考察任意多端口的数字信号对电源的噪声影响。

7，电压源扫频分析：考察在电源上独立扫频电压源或者信号端的受控扫频电压源的噪声电压分布情况。

46、我们现在测量PCB电磁辐射很麻烦，采用的是频谱仪加自制的近场探头，先不说精度的问题，光是遇到大电压的点都很头疼，生怕频谱仪受损。不知能否通过仿真的方法解决！

答：首先，EMI的测试包括近场探头和远场的辐射测试，任何仿真工具都不可能替代实际的测试；其次，Ansoft的PCB单板噪声和辐射仿真工具SIwave和任意三维结构的高频结构仿真器HFSS分别可以仿真单板和系统的近场和远场辐射，以及在有限屏蔽环境下的EMI辐射。 仿真的有效性，取决于你对自己设计的EMI问题的考虑以及相应的软件设置。例如：单板上差模还是共模辐射，电流源还是电压源辐射等等。就我们的一些实践和经验，绝大多数的EMI问题都可以通过仿真分析解决，而且与实际测试比较，效果非常好。

47、我们板上频率最高的时钟线是主芯片到SDRAM的只有133MHz，其余大部分的频率都是KHz级别的。我们主要用Hyperlynx做的SI/PI设计，操作比较简单，但是现在整板的EMC依旧超标，影响画面质量。希望听听EMC专家的意见。另外，你们的工具和Mentor PADS有接口吗？

答：Ansoft的工具可以仿真从直流到几十GHz以上频率的信号，只是相对其他工具而言，1GHz以上的有损传输线模型更加精确。据我所知，HyperLynx主要是做SI和crosstalk的仿真，以及一点单根信号线的EMI辐射分析，目前还没有PI分析的功能。影响单板的EMC的原因很多，解决信号完整性和串扰只是解决EMC的其中一方面，电源平面的噪声，去耦策略，屏蔽方式，电流分布路径等都会影响到EMC指标。这些都可以再ansoft的SIwave工具中，通过仿真进行考察。补充说明，ansoft的工具与Mentor PADS有接口。