高速高密度电路板是现阶段电子系统发展的必然趋势,在强辐射源与高功率微波领域中,由高速和高密度环境引起的信号完整性和电源完整性问题不容忽视。本文针对某基于FPGA电机控制系统的高速高密度电路板,分析其板级信号完整性和电源完整性问题,以及连接器的信号完整性问题。本文对高速高密度PCB信号完整性和电源完整性进行研究。首先,明确高速、高密度、信号完整性和电源完整性的基本概念,调研国内外信号完整性和电源完整性的研究现状,分析其产生原因和表现形式,如串扰、反射和同步开关噪声等,并对这些表现形式进行深入研究,分析其产生的根本原因、影响因素和减小不良影响的方法。其次,对该PCB进行层叠结构的分析和设计,通过传输线类型的分析和特性阻抗的计算得到不同信号层传输线的线宽及厚度,预估计串扰影响,根据3W原则、3H原则和布线需求得到线距,完成布局和布线的设计。利用FPGA的可编程性建立高低速混合模型,根据电机控制信号线和SDRAM信号线时序要求的不同,选择恰当的IBIS驱动器模型,建立时域电路模型进行时域仿真,得到传输线的传输特性,并选择多跟相邻传输线进行串扰分析。然后,对FPGA负载进行最优化设计,通过仿真计算Z-f曲线和电源纹波,分析两种不同负载方案的优劣并确定负载方案。根据Z-f曲线设计去耦网络,添加去耦电容,降低目标阻抗以减小电源纹波。在完成优化负载和去耦网络设计的基础上,从理论分析和仿真验证的角度,分析过孔结构对电源分配网络性能的影响,得到过孔内径、焊盘和反焊盘的最佳设计尺寸,指出除了传统的优化负载设计和添加去耦电容的方式之外,还可以通过修改过孔结构优化电源纹波,实现电源纹波的最优化设计。对电机控制板与电机之间某型号连接器进行仿真分析。运用仿真软件对其3D建模,运用场路结合的分析方法,计算其S参数,提取并导入时域仿真软件,得到连接器的传输特性。取相邻的多对引脚进行分析,仿真计算其串扰影响。对比传统的阻抗匹配方式进行优化,指出阻抗匹配法的局限性；采用从高速到低速转换的方法,完成连接器传输特性的优化,使连接器在PCB中得以良好的运用。根据前文仿真内容完成PCB的设计并加工,得到实物。用示波器对加工完成的PCB进行测试分析,得到单根传输线的传输特性,对比仿真结果,验证PCB传输线具有良好的传输特性。测试电容引脚两端电源纹波,验证PCB的电源纹波满足应用需求,具有较好的电源完整性。