由于电子系统信号工作频率和速率提高、设计层数增加以及布局布线密度变大,信号完整性问题日益严重,传统分析方法的局限性也日益突出。而受经济条件和技术条件制约,完全采用实验方法预测产品性能的代价太高,甚至不可能实现,全波时域响应分析方法成为近年来信号完整性领域的研究热点。研究时域响应方法在实际信号完整性应用问题中的效率、精度和适应性对高速电路的设计具有重要意义。本文利用时域有限差分法(FDTD)对高速电路板级信号完整性问题进行精确数值建模,同时应用微波网络分析法将FDTD的时域结果转化为电路系统的网络参数或等效电路模型,分析系统的散射参数和阻抗特性。主要将板级PCB的信号完整性问题按照基本互连结构和电源分布系统两部分来详细分析。首先,采用静电场提取参数方法、电路方法和解析方法建立微带线、差分微带线和过孔这三类互连结构和典型PCB的电源分布系统的模型,研究信号反射、串扰和衰减现象的本质以及电源噪声的发生机制;之后,重点采用FDTD数值模型精确量化这些现象对信号完整性的影响程度,并讨论合理的设计方案和噪声抑制措施,以最大程度减小不良影响。通过与等效模型方法及HFSS电磁仿真结果作对比,以验证FDTD数值模型的有效性和准确性。最后,阐述采用等效电源法将FDTD与SPICE相结合以完成时域中场路混合计算的基本思想。利用SEMCAD软件的SPICE接口将FDTD和SPICE仿真器在时域直接连接,研究一个典型TTL反相器的SPICE模型在FDTD法中的应用。