随着现代电子设备信号速率的不断提高,PCB板线路的密集程度不断增加,信号完整性问题越来越成为影响设备性能的重要问题。学习并掌握信号完整性理论,成为了现代高速电路设计工程师必须要掌握的技能。如何把信号完整性设计理念完美融入到硬件电路的设计中去,还需要对理论和工程设计问题进行多方面的研究。在这个背景下本论文基于USB3.0高速数据传输系统,对高速电路设计中的串扰、反射、电源完整性等信号完整性问题进行了研究。研究内容如下:1.针对传统的多导体传输线串扰求解模型多是基于共模激励建立没有考虑差模激励的问题,提出了基于差模激励的新型多导体传输线串扰模型,并基于链参数法和时域有限差分方法分别从频域和时域对新型串扰模型进行了求解。具体包括考虑差模激励的传输线离散电路模型建立,基于镜像法求解新型差模激励串扰模型的寄生参数,基于链参数法以及终端边界条件求解频域串扰及其仿真验证,以及基于时域有限差分方法对差模激励串扰模型进行离散,进而求得时域串扰,并进行仿真验证。该模型建立一定程度上完善了多导体传输线理论在传输线串扰中的应用,这是本论文的核心创新点所在。2.针对USB3.0高速系统的实际情况,对电路板设计中差分线反射问题进行了理论研究以及仿真分析,并通过仿真结果指导电路板的设计。具体包括差分线反射问题的根源以及端接方法;PCB中电流返回路径不连续时对差分线反射的影响,具体包括对差分线跨电源分割线和孔洞时差分线上的反射情况进行研究,通过仿真结果指导实际的电路板布线;FPGA和DDR2中ODT和OCT端接对反射的影响,为实际硬件电路设计中ODT和OCT的使用提供指导。3.针对USB3.0高速系统的电源分配网络提出了一套分阶段的去耦电容配置方案,提出了考虑多层印制电路板的目标阻抗确定方法,并基于目标阻抗设计方法对USB3.0系统的电源网络进行了去耦电容网络的配置和选取。具体内容包括电源完整性问题产生的根源以及去耦电容的去耦机理研究;电路板谐振点的选取与目标阻抗的确定;去耦电容种类数量的确定。为多层印制电路板的去耦电容网络配置提供了理论指导。