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眼图测试信号完整性分析项目

来源: 发布时间:2024年02月06日

信号完整性分析的传输线理论

传输线的定义

传输线可定义为传输电流的有信号回流的信号线,所以,电路板上的走线、同轴电缆、 双绞线等有信号回流的信号传输路径都可以看作传输线。前面我们说过,当信号互连的电路 尺寸接近信号中设计者所关心的比较高频率的波长时,互连线上不同位置的电压或电流的大小 与相位均可能不相同,需要用到分布式元件来考虑。

现代的智能手机、计算机、通信设备等电子产品都内含复杂的电路板,这些电路板上的走 线都可以认为是传输线,它们负责把各种芯片连接在一起,并相互进行通信, 基于多信号测试性设计分析;眼图测试信号完整性分析项目

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数字信号频域分量经过随频率升高损耗加大的传输路径时,接收端收到 的各个频率分量,可以看到,如果这些频率分量要成原来的数字信号的样子,其频谱应 该如虚线所示,而实际上经过传输线后的频谱如实线所示,从而造成信号畸变,从信号眼图 上看眼睛会闭合。

加重(De-Emphasis)和预加重(Pre-Emphasis)的示意图,也就是在发送信 号时降低低频分量或提高高频分量来补偿传输线对不同频率下损耗不一致的影响,使得接收 端的频谱分布和原来想要传输的信号基本一致。 四川信号完整性分析规格尺寸克劳德实验室信号完整性测试软件提供项目;

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从1/叫转折频率开始,频谱的谐波分量是按I/?下降的,也就是-40dB/dec (-40分贝每 十倍频,即每增大十倍频率,谐波分量减小100倍)。可以看到相对于理想方波,从这个频 率开始,信号的谐波分量大大减小。

基本上可以看到数字信号的频域分量大部分集中在1/7U,这个频率以下,我们可以将这个 频率称之为信号的带宽,工程上可以近似为0.35/0,当对设计要求严格的时候,也可近似为 0.5/rro。

也就是说,叠加信号带宽(0.35/。)以下的频率分量基本上可以复现边沿时间是tr 的数字时;域波形信号。这个频率通常也叫作转折频率或截止频率(Fknee或cut off frequency)


数字信号的时域和频域

数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界,频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段,时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。

假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号,其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。

可见对于理想方波,其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率),也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。 克劳德实验室信号完整性测试系统平台;;

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PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。

1、反射信号在传输线上传输时,当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时,信号会发生反射,使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲(Overshoot)是指信号跳变的个峰值(或谷值),它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应;下冲(Undershoot)是指信号跳变的下一个谷值(或峰值)。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏,下冲会降低噪声容限,振铃增加了信号稳定所需要的时间,从而影响到系统时序。

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当考虑信号完整性问题时,信号质量(回冲、振铃、边沿时间)会对有效高低电平时 间产生影响。

抖动(Jitter),按照ITU-T的定义,抖动指输出跃迁与其理想位置的偏差,如图1-16所 示。在考虑并行总线的时序时,过多的抖动可能浪费宝贵的时钟周期,或者导致获得错误的 数据。抖动在设计时钟脉冲发生和分发电路时起着重要作用。在考虑高速串行链路传输时, 过多的抖动会造成误码率达不到指标。抖动的来源有很多,包括电源噪声、电路板布线, 以及锁相环输入基准时钟在环路带宽内的噪声或调制、串扰、环境温度(热干扰)、电磁 辐射等。 眼图测试信号完整性分析项目