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信號完整性分析USB測試

來源: 發(fā)布時間:2024-07-26

信號完整性(SignalIntegrity,SI)是指信號在信號線上的質(zhì)量,即信號在電路中以正確的時序和電壓作出響應的能力。如果電路中信號能夠以要求的時序、持續(xù)時間和電壓幅度到達接收器,則可確定該電路具有較好的信號完整性。反之,當信號不能正常響應時,就出現(xiàn)了信號完整性問題。

隨著高速器件的使用和高速數(shù)字系統(tǒng)設計越來越多,系統(tǒng)數(shù)據(jù)率、時鐘速率和電路密集度都在不斷地增加。在這種設計中,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)出與低速設計截然不同的行為,即出現(xiàn)信號完整性問題。

信號完整性問題能導致或者直接帶來諸如信號失真,定時錯誤,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)品設計中非常值得注意的問題。本文首先介紹了PCB信號完整性的問題,其次闡述了PCB信號完整性的步驟,介紹了如何確保PCB設計信號完整性的方法。 克勞德實驗室提供信號完整性測試解決方案;信號完整性分析USB測試

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信號完整性(英語:Signal integrity, SI)是對于電子信號質(zhì)量的一系列度量標準。在數(shù)字電路中,一串二進制的信號流是通過電壓(或電流)的波形來表示。然而,自然界的信號實際上都是模擬的,而非數(shù)字的,所有的信號都受噪音、扭曲和損失影響。在短距離、低比特率的情況里,一個簡單的導體可以忠實地傳輸信號。而長距離、高比特率的信號如果通過幾種不同的導體,多種效應可以降低信號的可信度,這樣系統(tǒng)或設備不能正常工作。信號完整性工程是分析和緩解上述負面效應的一項任務,在所有水平的電子封裝和組裝,例如集成電路的內(nèi)部連接、集成電路封裝、印制電路板等工藝過程中,都是一項十分重要的活動。信號完整性考慮的問題主要有振鈴(ringing)、串擾(crosstalk)、接地反彈、扭曲(skew)、信號損失和電源供應中的噪音。信號完整性分析USB測試信號完整性分析建模。

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信號完整性分析

當產(chǎn)品設計從仿真階段進展到硬件環(huán)節(jié)時,您需要使用矢量網(wǎng)絡分析儀(VNA)來測試高速數(shù)字互連。首先,您需要對通道、物理層設備、連接器、電纜、背板或印刷電路板的預期測量結果有所了解。在獲得實際測量結果之后,再將實際結果與這個預期結果進行比較。我們的目標是,通過軟件和硬件來建立可靠的信號完整性工作流程。硬件測量步驟包括儀器測量設置,獲取通道數(shù)據(jù),以及分析通道性能。

對于矢量網(wǎng)絡分析儀(VNA)等高動態(tài)范圍的儀器,您需要了解誤差校正,才能確保準確的S參數(shù)測量。誤差校正包括校準(測量前誤差校正)和去嵌入(測量后誤差校正)。通過調(diào)整校準和去嵌入的參考點檢查通道中除了DUT之外的所有節(jié)點項目。

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。應該采用阻抗控制工具為不同層生成目標阻抗范圍,務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。克勞德信號完整性測試理論研究;

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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)設計中至關重要的一步。

以下是一些信號完整性的基礎知識:

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,因此分析信號的失真類型可以幫助設計人員確定性能和可靠性要求。 100條估計信號完整性效應的經(jīng)驗法則;信號完整性分析USB測試

數(shù)字信號完整性測試進行抖動分析;信號完整性分析USB測試

從頻域上看,判斷是否是高速數(shù)字信號的準則不僅是信號的基礎頻率,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信號邊沿 時間小于4?6倍的互連傳輸時延時,應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、串擾及 同步開關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。

這是一個2MHz時鐘信號傳輸?shù)碾娐罚?807時鐘驅動器輸出(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??梢钥吹疆敍]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。 信號完整性分析USB測試