信號(hào)完整性--系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法及案例分析

信號(hào)完整性是內(nèi)嵌于PCB設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)必備內(nèi)容，無(wú)論高速板還是低速板或多或少都會(huì)涉及信號(hào)完整性問(wèn)題。仿真或者guideline的確可以解決部分問(wèn)題，但無(wú)法覆蓋全部風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)高危風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)失去控制經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗，保證設(shè)計(jì)成功需要系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法。許多工程師對(duì)信號(hào)完整性知識(shí)有所了解，但干活時(shí)卻無(wú)處著手。把信號(hào)完整性設(shè)計(jì)落到實(shí)處，也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法是于爭(zhēng)博士多年工程設(shè)計(jì)中摸索總結(jié)出來(lái)的一套穩(wěn)健高效的方法，讓設(shè)計(jì)有章可循，快速提升工程師的設(shè)計(jì)能力。

信號(hào)完整性（SI）和電源完整性（PI）知識(shí)體系中重要的知識(shí)點(diǎn)，以及經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗的隱藏的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。圍繞這些知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)一個(gè)個(gè)案例逐步展開系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的理念、思路和具體操作方法。通過(guò)一個(gè)完整的案例展示對(duì)整個(gè)單板進(jìn)行系統(tǒng)化信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的執(zhí)行步驟和操作方法。 信號(hào)完整性測(cè)試內(nèi)容 ?高速電路中的常見問(wèn)題和測(cè)試技巧衡量高速信號(hào)質(zhì)量的重要手段和方法；青海信號(hào)完整性分析哪里買

要想得到零邊沿時(shí)間的理想方波，理論上是需要無(wú)窮大頻率的頻率分量。如果比較高只考 慮到某個(gè)頻率點(diǎn)處的頻率分量，則來(lái)出的時(shí)域波形邊沿時(shí)間會(huì)蛻化，會(huì)使得邊沿時(shí)間增大。

如，一個(gè)頻率為500MHz的理想方波，其5次諧波分量是2500M,如果把5次諧波以 內(nèi)所有分量成時(shí)域信號(hào)，貝U其邊沿時(shí)間大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。

我們可以把數(shù)字信號(hào)假設(shè)為一個(gè)時(shí)間軸上無(wú)窮的梯形波的周期信號(hào)，它的傅里葉變換。

對(duì)應(yīng)于每個(gè)頻率點(diǎn)的正弦波的幅度，我們可以勾勒出頻譜包絡(luò)線. 青海信號(hào)完整性分析哪里買100條使信號(hào)完整性問(wèn)題小化的通用設(shè)計(jì)原則；

雖然信號(hào)的頻率只有2MHz,但是由于信號(hào)的邊沿速率很快，和信號(hào)的互連傳輸延時(shí)有了 可比性（信號(hào)邊沿時(shí)間比4?6倍的互連傳輸時(shí)延時(shí)還要小），所以也會(huì)造成信號(hào)完整性的問(wèn)題。

信號(hào)的質(zhì)量

信號(hào)完整性需要保證信號(hào)傳輸過(guò)程中的質(zhì)量。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，信號(hào)質(zhì)量就是設(shè)計(jì)者必須保證 信號(hào)在驅(qū)動(dòng)端、互連結(jié)構(gòu)上，特別是接收端上的特性，避免造成功能性和穩(wěn)定性方面的問(wèn)題。

在傳統(tǒng)意義上從數(shù)字信號(hào)波形來(lái)看，信號(hào)質(zhì)量包括過(guò)沖、回沖、振鈴、邊沿單調(diào)性等方 面的問(wèn)題。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，你就可以選擇層疊了。注意，幾乎每一個(gè)插入其它電路板或者背板的PCB都有厚度要求，而且多數(shù)電路板制造商對(duì)其可制造的不同類型的層有固定的厚度要求，這將會(huì)極大地約束終層疊的數(shù)目。你可能很想與制造商緊密合作來(lái)定義層疊的數(shù)目。應(yīng)該采用阻抗控制工具為不同層生成目標(biāo)阻抗范圍，務(wù)必要考慮到制造商提供的制造允許誤差和鄰近布線的影響。在信號(hào)完整的理想情況下，所有高速節(jié)點(diǎn)應(yīng)該布線在阻抗控制內(nèi)層（例如帶狀線）。要使SI比較好并保持電路板去耦，就應(yīng)該盡可能將接地層/電源層成對(duì)布放。如果只能有一對(duì)接地層/電源層，你就只有將就了。如果根本就沒(méi)有電源層，根據(jù)定義你可能會(huì)遇到SI問(wèn)題。你還可能遇到這樣的情況，即在未定義信號(hào)的返回通路之前很難仿真或者仿真電路板的性能。克勞德信號(hào)完整性測(cè)試?yán)碚撗芯浚?/p>

信號(hào)完整性分析

當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)從仿真階段進(jìn)展到硬件環(huán)節(jié)時(shí)，您需要使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）來(lái)測(cè)試高速數(shù)字互連。首先，您需要對(duì)通道、物理層設(shè)備、連接器、電纜、背板或印刷電路板的預(yù)期測(cè)量結(jié)果有所了解。在獲得實(shí)際測(cè)量結(jié)果之后，再將實(shí)際結(jié)果與這個(gè)預(yù)期結(jié)果進(jìn)行比較。我們的目標(biāo)是，通過(guò)軟件和硬件來(lái)建立可靠的信號(hào)完整性工作流程。硬件測(cè)量步驟包括儀器測(cè)量設(shè)置，獲取通道數(shù)據(jù)，以及分析通道性能。

對(duì)于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）等高動(dòng)態(tài)范圍的儀器，您需要了解誤差校正，才能確保準(zhǔn)確的S參數(shù)測(cè)量。誤差校正包括校準(zhǔn)（測(cè)量前誤差校正）和去嵌入（測(cè)量后誤差校正）。通過(guò)調(diào)整校準(zhǔn)和去嵌入的參考點(diǎn)檢查通道中除了DUT之外的所有節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目。 數(shù)字信號(hào)完整性測(cè)試進(jìn)行分析；青海信號(hào)完整性分析哪里買

什么時(shí)候需要考慮信號(hào)完整性問(wèn)題呢？青海信號(hào)完整性分析哪里買

信號(hào)完整性（SignalIntegrity，SI）是指信號(hào)在信號(hào)線上的質(zhì)量，即信號(hào)在電路中以正確的時(shí)序和電壓作出響應(yīng)的能力。如果電路中信號(hào)能夠以要求的時(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度到達(dá)接收器，則可確定該電路具有較好的信號(hào)完整性。反之，當(dāng)信號(hào)不能正常響應(yīng)時(shí)，就出現(xiàn)了信號(hào)完整性問(wèn)題。

隨著高速器件的使用和高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越多，系統(tǒng)數(shù)據(jù)率、時(shí)鐘速率和電路密集度都在不斷地增加。在這種設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)快斜率瞬變和工作頻率很高，電纜、互連、印制板（PCB）和硅片將表現(xiàn)出與低速設(shè)計(jì)截然不同的行為，即出現(xiàn)信號(hào)完整性問(wèn)題。

信號(hào)完整性問(wèn)題能導(dǎo)致或者直接帶來(lái)諸如信號(hào)失真，定時(shí)錯(cuò)誤，不正確的數(shù)據(jù)，地址、控制線和系統(tǒng)誤差等，甚至使系統(tǒng)崩潰，這已成為高速產(chǎn)品設(shè)計(jì)中非常值得注意的問(wèn)題。本文首先介紹了PCB信號(hào)完整性的問(wèn)題，其次闡述了PCB信號(hào)完整性的步驟，介紹了如何確保PCB設(shè)計(jì)信號(hào)完整性的方法。 青海信號(hào)完整性分析哪里買

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