SIwave中文培训手册
高性能PCB的SI/PI和EMI/EMC仿真设计
目录
1现代PCB设计面临的挑战 (1)
2SI/PI的基本概念，SI/PI与EMI的关系 (1)
2.1传输线 (1)
2.2特性阻抗 (1)
2.3反射系数和信号反射 (2)
2.4截止频率 (3)
2.5S参数 (3)
2.6电源完整性的定义 (4)
2.7同步开关噪声 (5)
2.8PDS的阻抗以及目标阻抗的定义 (5)
2.9去耦电容 (6)
2.10SI/PI与EMI的关系 (7)
3PCB前仿真——熟悉软件界面和基本操作 (8)
3.1PCB数据的导入和检查 (8)
3.2预布局阶段的设计与仿真 (13)
3.2.1层叠设计 (13)
3.2.2平面分割 (14)
3.2.3添加去耦电容 (14)
3.2.4仿真之前的参数设置 (15)
3.2.5谐振分析 (16)
4布线后仿真 (18)
4.1PI仿真： (18)
4.1.1谐振模式分析，退耦电容的作用 (18)
4.1.2阻抗分析，阻抗和谐振的关系 (20)
4.1.3传导干扰分析和电压噪声测量，及其与谐振的关系 (22)
4.1.4SSN仿真（建议初学者跳过本节） (25)
4.2DC V oltage (DCIR) drop仿真 (33)
4.3SI仿真 (38)
4.3.1信号线参数抽取 (38)
4.3.2TDR (41)
4.3.3信号完整性与串扰仿真 (42)
4.3.4差分信号参数提取和眼图仿真 (49)
4.4PCB的EMI设计与控制 (52)
4.4.1PCB远场辐射分析 (52)
4.4.2频变源加入（建议初学者跳过本节） (57)
5与机箱／机柜的协同设计 (59)
SIwave FAQ (61)
1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是
PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。 从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。 当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念： 2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。 2.2 特性阻抗 特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是PCB 信号完整性/电源完整性和EMI 分析 培训手册
高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB
设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一
个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念：
2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输
线效应。
是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗：
过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。 2.3 反射系数和信号反射 当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。 当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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2.2 特性阻抗 这里要这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射
当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过
不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。 当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；
当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
0Z R Z R V V L L inc ref +?==Γ
2.4 截止频率
对于一个周期性的数字信号，其频谱如上图中所示，高次谐波分量随频率升高而下降，定义其截止频率为：
Fknee = 0.35/ Trise 由图中可以看出，信号的主要高次谐波分量，即能量集中在Fknee 以内，所以通常考察信号、信道的特性时，关注的是截止频率以内的部分，而对于截止频率之外，由于信号能量很弱，可以忽略不计。从Fknee 与Trise 的关系可以看出：信号的截至频率，与它的周期没有直接关系，Trise 越小，信号变化沿越快，Fknee 越高；Trise 越大，信号变化沿越慢，Fknee 越低。 2.5 S 参数
S 参数是描述一个高频网络特性的参数，其原理同电路理论里的Z 参数，Y 参数类似。但由于Z 和Y 参数的测量存在开路短路情况，不适合高频情况下应用，所有用S 参数来描述。如图所示，当端口2匹配时，可以定义两个S 参数 S11和S22，S11反射系数，S21是传输系数。
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。 当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，
信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念： 2.1 传输线
传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
对于常见两端口互联结构，可以定义四个S 参数：其中S11和S22称插入损耗，反映了信号通过传输线网络的能力；S21和S12称为回波损耗，反映了信号在传输线网络上的反射状况。
关注信号完整性的同时，电源完整性也是一个重要的问题。
2.6 电源完整性的定义
电源完整性分析的主要目标就是能够给芯片电路提供干净的电源，消除电源噪声对芯片输出信号的影响。电源噪声对芯片的影响，会引起输出信号的逻辑错误，或者产生时序问题。此外，电源地网络和信号网络不是割裂的，而是紧紧耦合在一起的。所以电源地的噪声还会通过耦合影响信号线，或者辐射到外面，会产生EMI 、EMC 的问题等等。
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2.2 特性阻抗
特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗： 这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，
就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射 当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数
Γ。 当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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2.7 同步开关噪声 当芯片的多个I/O 口同时同向翻转，比如从1到0的时候，多个I/O 的buffer 同时消耗的电流叠加在电源和地的PIN 脚上产生一个较大的电流，这个变化的电流在封装和PIN 脚的寄生电感L 上会形成一个噪声电压dV=L*dI/dt ，这就是同步开关噪声。 2.8 PDS 的阻抗以及目标阻抗的定义 电源从电源模块出发，一般会经过电路板，封装和芯片内部的互联，最后传递给晶体管。这是一个分层的电源网络，我们一般称之为电源供给系统（PDS ）。电源完整性分析的核心内容，就是怎样设计整个电源供给网络或者其中的一部分，使得电源地网络产生的噪声最小。 PDS 的阻抗定义为从芯片这一端看整个电源供给系统的阻抗：
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；
PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联
的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念： 2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
PDS 的设计目标就是使降低整个网络的阻抗，从而减少电源地网络的噪声。而目标阻
抗考察的是无源的电源地网络设计，它的定义为：
2安培，那毫欧，这个系统的电源完整性就没有问题，即波动小于5％。当然实际的运算过程并没有这么简单，因为电流值并不是恒定不变，而是频率相关，所以目标阻抗也是一个频率相关的值。 2.9 去耦电容 由于寄生参数的作用，一个非理想的电容通常会等效为一个ESL+ESR+C 的串联网络，从而构成了一个串联谐振电路：
其谐振频率为： 下图是一个电容的阻抗特性随频率变化的曲线，可以看到，当C 和ESR 固定时，不同的ESL 对应了不同的谐振频率：
而当C 和ESL 固定时，不同的ESR 对应的谐振频率点是相同的，所改变的仅仅是谐振点处阻抗的大小：
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2.2 特性阻抗 特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗：
这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。
如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射 当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传
输线上的反射系数Γ。
当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗
小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。
传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信
号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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2.10 SI/PI 与EMI 的关系 在高性能的PCB 设计中，SI/PI 和EMI 这三个方面是密切联系，相互影响的。
SI/PI/EMI 相互作用，不可分割
高速信号的跳变沿所携带的高频分量，更容易引发高频的EMI 辐射；高速信号由于过孔换层或跨分割除了造成阻抗不连续，也会引起电源和地平面上信号回流路径不理想，造成电源完整性问题； PCB 电源或地平面本身固有的谐振模式被激发，也会引起信号S 参数的变化，进而引起信号完整性问题；电源和地上的噪声引起的共模辐射，也会带来严重的EMI 辐射；EMI 的传导和辐射干扰，同样也会造成电子系统的电源波动或信号恶化，产生SI/PI
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载
体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计
和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，
怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念： 2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
问题。PCB 设计过程中同时针对这三个方面进行考察和控制，是高性能PCB 系统仿真和设计的必然趋势。
阻抗不连续引起的SI 和PI 问题紧密相关
电源平面的谐振频点和EMI 辐射峰值频率相对应 3 PCB 前仿真——熟悉软件界面和基本操作 3.1 PCB 数据的导入和检查 Ansoft 提供了与当前业界主流的PCB Layout 工具（如Allegro, Board Station, PADS, Expedition, Zuken 等）之间方便快捷的接口。
下面以PADS 为例介绍一下PCB 文件导入Ansoft SIwave 的过程。
首先，在PADS 中输出*.asc 文件。在输出之前首先要在菜单的tools->pour manager 中进行Plane connect 和Hatch 的操作，如下图所示：
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2.2 特性阻抗 特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗：
这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波
的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最
小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种
性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射
当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。
当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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接下来，需要在菜单的tool->option->Split/Mixed Plane 设置中，对Save to PCB file 一栏选择All plane data 选项。如下图所示：
设置好此项后，在菜单中运行File->Export ，选择*.asc 文件的路径和名称后，弹出以下对话框：
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战 我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念：
2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
选择Select All 选中右边所有框选项。由于目前的Ansoft SIwave 3.5.2版本只支持到PADS2005版本，所以对于PADS2007以上版本，在Format 一栏要选择PADS Layout V2005.2以下的输出格式。在Units 一栏选择Current,然后点击OK ，输出*.asc 文件。 在SIwave 中，点击菜单File->Import->Mentor PADS Design ，
选择好*.asc 文件后，在自动跳出的对话框中为即将生成的*.anf 文件设定名称和路径，然后进行导入，导入完成后，点击菜单Edit->Validation Check ，进行检查：
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2.2 特性阻抗
特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗：
这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射
当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。
当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数
Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0,
反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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检查无误，再点击File->Save As ，将文件保存为*.siw 格式，完成整个导入过程。 对于Allegro 设计的PCB 文件，Ansoft 提供了更加方便的接口：在已经安装过Allegro 的计算机上，直接安装Ansoftlinks 接口模块，系统会在Allegro 菜单中嵌入Ansoft 工具栏：
直接点击Launch SIwave ，系统将自动运行SIwave ，并将Allegro 中当前的设计导入到SIwave 中生成*.siw 文件。
PCB 导入SIwave 后，应当为板上的电容赋予模型，以描述非理想电容的ESL 和ESR 等参数带来的寄生效应。
SIwave 工具中提供了丰富的电容库，包括Murata ，AVX ，TDK 等主流的电容厂商所提供的电容模型。
打开文件siwave_board.siw ，在菜单Edit ->Component Database 对话框中，可以将库中的模型映射到板上的电容，如下图： PCB 信号完整性/电源完整性和EMI 分析 培训手册
高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，
把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系 信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念： 2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
如果库中提供的电容不能满足需要，用户也可以通过import 的方式，导入自己的电容模型（S 参数模型），然后再与设计中的电容进行映射。 对于一些仅有ESL 和ESR 参数值的电容，也可以通过如下方式来定义：
在菜单中打开View->Windows->Circuit Elements/Layers/Nets Window ，然后在Circuit Elements 一栏中在选中的电容类型上点击右键，选择Edit Component Properties ，即可在弹出的对话框中输入ESL 和ESR 的值： PCB 信号完整性/电源完整性和EMI 分析 培训手册
2.2 特性阻抗
特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗： 这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。 2.3 反射系数和信号反射 当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传
输线上的反射系数
Γ。
当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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熟悉上述步骤后，直接关闭siwave ，不保存文件退出。
3.2 预布局阶段的设计与仿真 实现了PCB 格式的导入后，就可以进行预布局阶段的设计与仿真，这包括以下几个方面的内容： 3.2.1 层叠设计 SIwawe 中可以对导入的PCB 叠层设计进行修改，包括PCB 各层的厚度以及电介质的介电常数等参数。 重新运行SIwave.exe 打开SIwave ，系统默认打开一个新的四层PCB 设计。 点击菜单Edit->Layer Stack…在如下对话框中可以添加、删除和编辑每一层的厚度，材料等信息，将四层的名称依次修改为TOP ，GND ，VCC 和BOTTOM ，然后点击OK 退出：
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB
设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一
个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB
设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提
高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。
2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系 信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念：
2.1 传输线 传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
3.2.2 平面分割
SIwave 中可以对平面的分割进行修改，在菜单Draw 下面有灵活的图形和模式供选择，利用Draw 的功能，在GND 和VCC 层定义两个120mmX100mm 的矩形平面：
3.2.3 添加去耦电容 去耦电容的放置贯穿于PCB 设计的整个过程。在SIwave 中可以直接在自带的电容库选择电容，向PCB 板放置：
也可以通过菜单Circuit Elements->Capacitor 来放置电容，生成新的电容模型，并当场进行赋值（包括寄生参数）。
在预布局设计阶段进行谐振模式分析，可以考察当前的叠层结构、平面分割和初步去耦设计是否合理。 PCB 信号完整性/电源完整性和EMI 分析 培训手册
2.2 特性阻抗 特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗： 这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射
当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。 当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数
Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅
发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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3.2.4 仿真之前的参数设置 在进行谐振模式分析之前，先进行一些仿真的基本设置，点击菜单Simulation->Options ，看到如下设置窗口： 其中Plane Void Meshing 设置栏中，选择第一项表示由系统自行决定哪些地方需要进行网格剖分，而选择第二项可以由用户自行定义，当面积小于某个上限时，不需要进行剖分。对于一般用户，选择第一项由系统自行决定即可。
Trace Coupling 设置栏中，可以定义耦合时考察的线间距离和最小的平行走线长度，此处系统默认值为0.2mm 和3mm 。再下方的窗口中应当显示的是该系统中的电源和地网络（如有），这里设置的是：对于信号线网络，系统总是会自动考虑其线间耦合，而当系统中的电源和地网络有某些trace 也需要考虑耦合效应时，需要将这个电源或地网络选中。 在Solver 设置栏中，首先是一个多CPU 的选项，当用户使用的是多CPU 的计算机，并且安装了Ansoft 的多CPU 处理模块时，此处可以选择在此次仿真时所要使用的CPU 个数。
Mesh Refinement 设置的是仿真考察的频率上限，一般设为自动，由系统根据后面每项仿真所设置的扫频范围来自行决定，对于某些特殊应用也可以由用户自定义。
Boundary Condition To Use 设置的是边界条件，其中Open boundary 模拟PCB 的电源和地平面的边沿为理想开路条件，即全反射情况；Radiation boundary 模拟PCB 的电源和地平面的边沿为有损耗的辐射边界。 右边Select Additional Nets to Included in Simulation 一栏的作用是：SIwave 会自动的考察那些添加了source, probe 或port 的网络，如果一些网络上没有source, probe 或port ，但是也需要考察电磁波在这些网络中的传输，就在下面的列表中选中这些网络。 最后一栏Select Layers to Exclude from Simulation 是选择某些layer ，在仿真时忽略其影响。 熟悉Options 设置后，点击OK 退出，进入下一步谐振分析。
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程
1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。 当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念： 2.1 传输线
传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
3.2.5 谐振分析
点击菜单Simulation->Compute Resonant Modes ，出现如下对话框：
第一栏的Minimum Frequency 中，系统根据PCB 的结构，推荐了可能出现谐振的最低频率，用户也可以根据实际需要对该频率进行修改。
第二栏的Maximum Frequency 和 #（number ）of Modes to Compute 由用户自行定义。当系统计算到定义的最高频率或者谐振模数目时，则完成本次计算，出现如下窗口：
选择相邻两平面层VCC 和GND ，点击Compute ，计算出这两个平面层之间的谐振模式以及每种模式对应的谐振分布情况：
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2.2 特性阻抗 特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗：
这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射
当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。
当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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按住Alt 键同时在主界面拖动鼠标，可以观察三维的谐振分布图：
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程 1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的
传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。
当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。
2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系
信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念：
2.1 传输线
传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。
可以看到，红色和蓝色分别代表谐振的波峰和波谷位置，而绿色则是那些振荡最不明显的地方。 通过改变叠层结构、平面分割以及去耦电容，可以改变谐振的频率和分布，尽可能的不要将关键的器件和走线落在工作频率的谐振较大的平面之上， 从而达到在PCB 预布局阶段避开谐振的目的。如果实在无法避免，可以通过后面介绍
的方式，在相应位置添加合适的去耦电容，改变谐振特性。
4 布线后仿真 PCB 布线后仿真阶段可以针对PI/SI/EMI 等方面进行全面仿真，下面通过具体的例子来详细介绍。 4.1 PI 仿真：
4.1.1 谐振模式分析，退耦电容的作用 首先打开文件siwave_board.siw ，可以看到如下一个8层PCB ：
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2.2 特性阻抗
特性阻抗是指信号沿传输线传播的过程中，传输线上看到的瞬间阻抗值，这里要注意是是瞬时，也就是瞬态情况下的阻抗： 这个阻抗是传输线本身的物理结构决定的，一般会设计成50欧姆，这是在微波
的发展过程中逐渐形成的。射频电缆特性阻抗在70多欧姆左右时,传输损耗最小；在30
多欧姆时,承受功率最大。两者综合，选择50欧姆，同时照顾到两种性能，所以就选择了50欧姆作为一个标准。如果外接的阻抗同特征阻抗不一致，就会产生反射。
2.3 反射系数和信号反射 当传输线的传播的信号到达某个阻抗不连续的节点时，信号会发生反射，就像水流通过不同口径的管道接口时，水面产生波动一样。根据反射电压和入射电压的比值，可以定义传输线上的反射系数Γ。
当负载阻抗大于输入阻抗，反射系数Γ>0, 反射信号与入射信号同向叠加；当负载阻抗小于输入阻抗，反射系数Γ<0, 反射信号与入射信号反向相减。传输线的阻抗的不连续不仅发生在终端，当反射信号传播到源端后，同样也会由于阻抗不连续产生二次反射，最终，信
号归于稳定。下图显示了在信号跳变的瞬间，源端和负载端的电压变化。
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+-V 00Z R Z R V V L L inc
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? 点击Simulation->Compute Resonant Modes
? Minimum Frequency 采用系统推荐的2.55238E+008
? Maximum Frequency 填入：2e9
? # of Modes to Compute 填入: 5 ? 点击 OK
计算出5个谐振模式后，选择L2和L7两平面层计算出每个模式对应的谐振分布情况：
在第4种谐振模式中，可以看到右上角的电压摆幅较大，下面通过添加去耦电容来改变这一区域的谐振效应，选择谐振频率与PCB 上谐振频率相近的电容，放置在谐振幅度最大的位置处，可以取得最佳的去耦效果。
按照3.2节介绍的放置去耦电容的两种方法，分别放置两个电容：
? 在器件列表中选择CAPACITOR_CDR02，点击右键Place Component ，然后将电容的正极放在坐标（x:8200; y:5400）,负极放在坐标（x:8400; y:5400）；在接下来的Select Layers for capacitor terminals 窗口中，选择电容的正极在L7层，负极在L2层；在Set Capacitor Parameters 窗口中直接点击OK ，这样就放置了一个电容C65。
? 直接在菜单中点击Circuit Elements->Capacitors 来放置另一个电容，将电容的正极放在坐标（x:8200; y:5300），负极放在坐标（x:8400; y:5300）；正极在L7层，负极在L2层；然后在Set Capacitor Parameters 窗口中输入如下内容后点击OK ：
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高性能PCB 的SI/PI 和EMI/EMC 仿真设计流程
1 现代PCB 设计面临的挑战
我们通过设计PCB ，把各种芯片整合在一起，来实现某种特定功能，这就是PCB 设计的主要任务。所以，从某种意义上讲，PCB 主要的作用是系统功能的承载体。
从电性能的角度来看，PCB 主要有三个部分的电性能特点，首先是实现信号的传输，也就是通过PCB 把信号从一个芯片传输到另外一个芯片，显然PCB 是信号传输的通道，PCB 设计的好坏显然会影响信号传输的性能；PCB 的另外一个功能是实现电源的分配，因为所有芯片的电源供给都需要通过PCB 从电源模块上取得的；PCB 设计的最后一个功能是控制EMI/EMC ，也就是将PCB 对外界的电磁能量干扰控制在可接受的范围内。 当一个PCB 系统在工作时，系统各部分需要稳定的供电，信号需要在各部分的互连中正确传输，变化的信号和电源引起电场和磁场的变化，形成电磁辐射。一个高性能的PCB 设计面临着SI/PI/EMI 三个方面的问题，随着系统复杂度的提高，信号速度的提升，电源电压幅度的降低，SI/PI/EMI 面临着越来越多的挑战。 2 SI/PI 的基本概念，SI/PI 与EMI 的关系 信号完整性关注的是高速数字信号的模拟特性，信号完整性研究是一个数字设计和模拟理论相结合的领域，信号完整性设计是在高速系统设计中，怎样使电互联的性能达到最大，而同时保证成本最低。关注SI 时，通常要涉及以下几个概念：
2.1 传输线
传输线就是一种能够在纵向传播电磁场信号的联接。当器件物理尺寸或者电气连接的尺寸同信号的波长可以比拟时，就需要传输线理论来分析。例如，一个台灯的电源线长2米，其电源的工作频率是50Hz ，波长就是6000公里。这根电源线相对于波长来讲是非常短的，我们可以把它看成短路。而对于一个便携式产品如手提电脑、PDA 等PCB 板设计，假如工作频率在100MHz ，就必须考虑传输线效应。