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PCI-E測試信號完整性分析多端口矩陣測試

來源: 發(fā)布時間:2024-03-08

典型的數(shù)字信號波形可以知道如下幾點

(1)過沖包括上過沖(Overshoot_High)和下過沖(Overshoot_Low)。上過沖是信號高于信號供電電源電壓Kc的最高電壓,下過沖是信號低于參考地電壓厶的比較低電壓。過沖可能不會對功能產(chǎn)生影響,但是過沖過大會造成器件損壞,影響器件的可靠性。

(2) 回沖是信號在達到比較低電壓或最高電壓后回到厶之上(下回沖,Ringback_Low) 或心之下的電壓(上回沖,Ringback_Low)?;貨_會使信號的噪聲容限減小,需要控制在保 證翻轉(zhuǎn)門限電平的范圍,否則對時鐘信號回沖過大會造成判決邏輯錯誤,對數(shù)據(jù)或地址信號 回沖過大會使有效判決時間窗口減小,使時序緊張。通常過沖與回沖是由于信號傳輸路徑的 阻抗不連續(xù)所引起的反射造成的。

(3) 振鈴(Ringing)是信號跳變之后的振蕩,同樣會使信號的噪聲容限減小,過大會造 成邏輯錯誤,而且會使信號的高頻分量增加,增大EMI問題。 基于多信號測試性設(shè)計分析;PCI-E測試信號完整性分析多端口矩陣測試

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信號完整性分析的傳輸線理論

傳輸線的定義

傳輸線可定義為傳輸電流的有信號回流的信號線,所以,電路板上的走線、同軸電纜、 雙絞線等有信號回流的信號傳輸路徑都可以看作傳輸線。前面我們說過,當(dāng)信號互連的電路 尺寸接近信號中設(shè)計者所關(guān)心的比較高頻率的波長時,互連線上不同位置的電壓或電流的大小 與相位均可能不相同,需要用到分布式元件來考慮。

現(xiàn)代的智能手機、計算機、通信設(shè)備等電子產(chǎn)品都內(nèi)含復(fù)雜的電路板,這些電路板上的走 線都可以認為是傳輸線,它們負責(zé)把各種芯片連接在一起,并相互進行通信, PCI-E測試信號完整性分析多端口矩陣測試100條使信號完整性問題小化的通用設(shè)計原則;

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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)電路板制造商對其可制造的不同類型的層有固定的厚度要求,這將會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。在信號完整的理想情況下,所有高速節(jié)點應(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/電源層成對布放。如果只能有一對接地層/電源層,你就只有將就了。如果根本就沒有電源層,根據(jù)定義你可能會遇到SI問題。你還可能遇到這樣的情況,即在未定義信號的返回通路之前很難仿真或者仿真電路板的性能。

PCB的信號完整性問題主要包括信號反射、串?dāng)_、信號延遲和時序錯誤。

1、反射信號在傳輸線上傳輸時,當(dāng)高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號的源端阻抗或負載阻抗不匹配時,信號會發(fā)生反射,使信號波形出現(xiàn)過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象。過沖(Overshoot)是指信號跳變的個峰值(或谷值),它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應(yīng);下沖(Undershoot)是指信號跳變的下一個谷值(或峰值)。過大的過沖電壓經(jīng)常長期性地沖擊會造成器件的損壞,下沖會降低噪聲容限,振鈴增加了信號穩(wěn)定所需要的時間,從而影響到系統(tǒng)時序。

100條估計信號完整性效應(yīng)的經(jīng)驗法則;

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從頻域上看,判斷是否是高速數(shù)字信號的準(zhǔn)則不僅是信號的基礎(chǔ)頻率,還包括其高次 波影響。對數(shù)字電路而言,邊沿的速率是直觀的因素之一。在工程上可以認為當(dāng)信號邊沿 時間小于4?6倍的互連傳輸時延時,應(yīng)考慮信號完整性的行為。

從時域信號波形來看,我們可以看到后面研究的傳輸線的特征阻抗、反射、串?dāng)_及 同步開關(guān)噪聲等問題都是研究數(shù)字信號從0到1和從1到0跳變時的瞬態(tài)行為,其與邊沿 速率相關(guān)。

這是一個2MHz時鐘信號傳輸?shù)碾娐罚?807時鐘驅(qū)動器輸出(D41),經(jīng)過一段電路 板走線(TL1)后接一個電阻(R113),再經(jīng)過一段電路板走線(TL2)連到接收端(D40), 為什么3807的輸出端要串聯(lián)一個33。的電阻呢?

通過仿真我們可以看到?jīng)]有這個電阻和有這個電阻接收到的信號的差別。

沒有這個電阻時接收到的信號,如圖1.8所示是有這個電阻時接收到的 信號??梢钥吹疆?dāng)沒有這個電阻時信號有很大的過沖和振鈴產(chǎn)生,串聯(lián)了這個電阻后問題有 很大的好轉(zhuǎn)。 信號完整性測試所需工具說明;PCI-E測試信號完整性分析多端口矩陣測試

信號完整性分析建模。PCI-E測試信號完整性分析多端口矩陣測試

信號完整性是指信號在傳輸過程中是否保持其原始形態(tài)和質(zhì)量。在高速數(shù)字系統(tǒng)中,信號完整性非常重要,因為信號受到的噪聲和失真可能會導(dǎo)致錯誤或故障。因此,信號完整性的分析和優(yōu)化是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中至關(guān)重要的一步。

以下是一些信號完整性的基礎(chǔ)知識:

1.時域和頻域

在信號完整性分析中,時域和頻域都是非常重要的概念。時域描述隨時間變化的信號波形,包括上升時間、下降時間,瞬態(tài)響應(yīng)等等。頻域描述信號的頻率特性,包括截止頻率、帶寬、幅度響應(yīng)等等。

2.常見的失真類型

在數(shù)字系統(tǒng)中,常見的失真類型包括內(nèi)插失真、抖動、幅度失真和相位失真等。這些失真類型經(jīng)常與信號的傳輸有關(guān),因此分析信號的失真類型可以幫助設(shè)計人員確定性能和可靠性要求。 PCI-E測試信號完整性分析多端口矩陣測試