高速电路设计工程经验与实践案例分析

高速电路设计工程经验与实践案例分析

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课程背景

本课程的特色是：课程基本不涉及高深的高速设计理论，而从高速电路设计的大量实际案例出发，针对研发过程中可能遇到的问题，进行详细解析。

纯干货，案例众多

课程内容围绕高速电路设计所涉及的主要环节

每个技术要点，均通过工程实践中的实际案例分析导入

并从案例中提取出一般性的方法、思路

引导学员，将这些方法落地，在工程实践中直接使用

培训对象

硬件设计工程师，硬件测试工程师，PCB设计工程师，EMC工程师，PI工程师，SI工程师，项目经理，技术支持工程师，研发主管,研发总监,研发经理,测试经理,系统测试工程师

课程大纲：

（一）高速电路设计的几个基本问题

1. 高速电路设计的关键问题分析

2. 如何确定信号的带宽？信号带宽如何影响信号质量、信号测试和EMC，与实例分析

3. 信号分析方法---如何判断电路设计中：哪些部分是必须重视信号完整性、并严格控制的；哪些部分的要求可以放松一些；哪些部分可以不关注。

该方法用以解决以下常见的工程设计问题：

显然不是所有的信号都需要考虑信号完整性，对于没有必要考虑信号完整性的信号，在PCB设计中，就应该放松要求，而将研究的重点放在必须考虑信号完整性的信号上。

什么信号的PCB走线必须考虑信号完整性？不是根据速率来区分，本节会举两个例子，

第一个例子是周期频率比较低的信号，出现了信号质量的问题，导致测试出错；

第二个例子是周期频率比较高的信号，但不考虑信号完整性的要求，反而没问题。

因此，在讨论信号完整性的具体问题之前，首先要搞清楚：

1）信号满足哪些条件，就必须要应用信号完整性的技巧来保证信号质量？

2）信号满足哪些条件，可以不考虑或放松对信号完整性的要求？

4. 信号分析方法的应用与实例

5. 信号完整性问题，在波形上的几种表现形式及其产生的根本原因、解决办法，并逐一基于案例分析，如何判断这几类存在质量问题的信号，是否会导致电路故障。

6. 多层板（4层及4层以上）检查PCB设计图的关键要点

7. 双层板检查PCB设计图的关键要点

（二）工程经验与案例---阻抗控制、PCB板材选择与PCB的层叠结构设计

1. 阻抗的含义与阻抗的计算，实例分析

2. 阻抗与信号质量之间的关系

3. 如何实现阻抗控制---完成阻抗控制的具体步骤与实例分析

4. 关于阻抗控制的误区

5. PCB板材的选择要点与实例分析

6. PCB层叠结构设计的要点与实例分析

 层叠结构设计的目标

 层叠结构设计的实现方式

 实例分析：层叠结构分析实例，分析不同层叠结构的优势和劣势

 实例分析：4层板的设计，如何规划每一层的高效使用

 实例分析：6层板、8层板的设计，如何规划电源层、地层、信号层

 实例分析：FPGA的应用中，优化信号层的走线的策略

（三）工程经验与案例---反射与信号的端接匹配

1. 信号反射的根源，反射对信号的影响

2. 反射的定性分析、定量计算，及实例分析

3. 什么样的信号需要考虑阻抗匹配？

4. 阻抗匹配---芯片升级换代带来的问题

5. 如何选择正确的信号匹配方式，深入分析各匹配方式的应用要点、常见问题，案例分析

6. 阻抗端接的4种实现方式，每种方式的优点和缺点、注意要点、波形分析

7. 阻抗端接的PCB设计注意要点与案例分析

（四）工程经验与案例---高速电路中信号回路、地弹、串扰的问题与分析

1. 表层走线还是内层走线？两种方法各自的优缺点分析。在工程设计中，如何决定应采用哪种走线方式

2. 表层走线在什么情况下会导致EMC的问题

3. 理解与体会：为什么一定要考虑信号回路？

4. 回流路径---信号如何选择回流路径，如何分析信号回流的问题，案例解析

5. 如何理解，在电路板上，回路是造成信号串扰的最主要因素，案例分析

6. 跨分割导致的信号完整性问题、EMC问题，案例分析

--- PCB设计中，在层数受到限制的情况下，若希望做到所有信号均有连续的参考平面，通常不容易做到，在这种情况下，工程设计中的三个对策与应用。

7. 电源和地，选择谁作为参考平面，对比与实例分析

8. 表层铺地还是不铺地？不同场合如何决策？

9. 信号换层时，如何做到回路连续？案例分析

10. 地弹的影响，地弹对PCB设计、信号质量测试提出的要求、案例分析

11. 串扰产生的原因、远端串扰和近端串扰，及其对工程设计的影响

12. 串扰对信号的影响

13. 串扰---信号线之间的间距如何考虑

14. PCB设计中，容易导致串扰的几个场合

15. 案例分析：双面板，如何避免串扰问题，解决思路与工程经验

16. 案例分析：四层板及以上层数的多层电路板，如何避免串扰问题，解决思路与工程经验

17. 保护线应用的技巧、误区

18. 蛇形线应用中存在的问题与技术要点

19. 盲埋孔技术的优势

20. 盲埋孔应用中特别容易犯的错误与案例分析

21. 走线出现分叉---什么情况下允许出现走线分叉

（五）透彻掌握差分对与应用实例

1. 单端信号所面临的问题，差分对的优势

2. 差分对的缺点和应用中的关键注意要点

3. 实例分析：电路设计中，如何应用差分对，解决复杂问题

4. 案例分析：工程上差分对很难做到对称、等长。若出现差分对严重不对称不等长的情况，如何分析

5. 案例分析：本设计中的PCIE差分对走线上存在的问题与分析

6. 什么情况下，差分对可以不紧耦合，案例分析

7. 理解差分对的回流

8. PCB设计中，差分对走线的几个关键要点

9. 差分对应用中的两个关键误区

10. 差分对AC耦合电容的注意要点，案例分析

11. 什么场合下，不应该采用AC耦合，案例分析

（六）高速差分对调试技巧与实例

在本章节，基于若干工程案例，介绍宝贵的高速差分对实战调试经验。包括：

信号眼图不达标可能的原因，以及调试方法

长链路、短链路中，PRBS出错的故障问题与调试

VGA、CTLE、FFE、DFE等均衡措施对眼图的影响，以及如何调整均衡参数，以获得最佳的接收端输入

基于某完整实例介绍，高速差分对故障的调试过程与分析方法

(七)DDR3、DDR4 SDRAM的高速电路设计技巧

1. 原理分析：从SDRAM、DDR开始，到DDR2、DDR3、DDR4，每一代存储器在应用中的难点与设计关键点分析

2. DDR3/DDR4源同步时序的分析

3. 高速存储器信号线的等长要求到底如何确定？

4. DDR3/DDR4的端接和电源滤波方法、PCB设计要点

5. DDR3/DDR4在PCB设计中必须注意的14个工程问题与案例分析

6. 工程经验：如何降低DDR3/DDR4的PCB走线难度

7. 案例分析：与DDR3、DDR4相关的6个工程故障案例分析

（八）PCB上最主要的信号干扰源的抑制---电源电路PCB设计要点

电源电路是PCB上噪声的重要源头，若处理得不好，会对周围的信号造成严重的干扰。

本章节以某个存在很多问题的PCB设计图作为实例，介绍在电源电路的PCB设计中，需注意特别的十个关键要点。

王老师

高级电路设计专家。先后在华为等数家国内外顶级公司的核心硬件研发部门任职，在电路设计及相关项目管理领域有十四年的工作经验。

经典书籍《高速电路设计实践》一书的作者。

对元器件选择及常见故障分析、电源、时钟、电路板噪声抑制、抗干扰设计、电路可靠性设计、电路测试、高性能PCB的信号及电源完整性的设计，有极丰富的经验。其成功设计的电路板层数包括40层、28层、26层、22层、16层、10 层、8层、4层、2层等。其成功设计的最高密度的电路板，网络数达两万，管脚数超过八万。

自2010年开设电路设计培训课程以来，Randy接触过数百家不同类型的企业、研究所，帮助这些单位解决过大量工程设计中的问题。

以上独特的经历，使Randy的课程非常贴近工程实践，完全做到了课程中的每个案例都来自于工作中的问题，每个技术要点都正中电路设计和故障调试的靶心。

因此Randy的课程以实战性、实用性、能真正解决工程实际问题、能真正帮助工程师提升设计水平而广受好评。

至今，Randy已举办过电路设计公开课及内训课程一百多场，培训学员三千多人。

内训单位包括：通用电气、南京国电南瑞、美国汤姆逊公司、京东方科技集团、志高空调、苏州乐轩科技、江苏捷诚车载电子信息工程有限公司、长沙开元仪器股份有限公司、上海卡斯柯信号有限公司、德赛西威汽车电子有限公司、中航613所、广州航新航空科技股份有限公司、中航光电科技股份有限公司、北京铁路信号公司、上海三菱等。

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