河北信号完整性分析系列

什么是高速电路 高速电路信号完整性分析

在工作中经常会遇到有人问什么是高速电路，或者在设计高速电路的时候需要注意什么。每当遇到这种问题就头脑发懵，其实不同的产品、不同的人对其都有不同的理解。简单总结一下基本的一些概念包括对高速电路的理解、什么是信号完整性还有信号的带宽等。

高速电路的定义

本人从各种资料和书中看到许多关于高速电路的定义，可能不同的产品对于高速信号的定义不同，具体还要看设计的产品类型，简单整理主要有以下几种：

1.是指由于信号的高速变化使电路中的模拟特性，如导线的电感、电容等发生作用的电路。

2.信号工作频率超过50MHz，并且在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统相当的分量。 硬件测试技术及信号完整性分析；河北信号完整性分析系列

虽然信号的频率只有2MHz,但是由于信号的边沿速率很快，和信号的互连传输延时有了 可比性（信号边沿时间比4〜6倍的互连传输时延时还要小），所以也会造成信号完整性的问题。

信号的质量

信号完整性需要保证信号传输过程中的质量。简单来说，信号质量就是设计者必须保证 信号在驱动端、互连结构上，特别是接收端上的特性，避免造成功能性和稳定性方面的问题。

在传统意义上从数字信号波形来看，信号质量包括过冲、回冲、振铃、边沿单调性等方 面的问题。 测试服务信号完整性分析修理克劳德实验室信号完整性测试软件提供项目；

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）

3、信号完整性的设计方法（步骤）掌握信号完整性问题的相关知识；系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案，搭建稳健的系统框架；对目标电路板上的信号进行分类，识别潜在的SI风险，确定SI设计的总体原则；在原理图阶段，按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计；PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标，制定详细SI设计规则；PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标，并适当修改。

4、设计难点信号质量的各项特征：幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1：影响信号质量的因素非常多，这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起，抑制了某一因素可能会导致其他方面因素的恶化，所有需要对各因素反复权衡，做出系统化的综合考虑；难点2：有些影响信号传输的因素是可控的，而有些是不可控的。 高速电路信号完整性分析；

5、技术选择

不同的驱动技术适于不同的任务。

信号是点对点的还是一点对多抽头的？信号是从电路板输出还是留在相同的电路板上？允许的时滞和噪声裕量是多少？作为信号完整性设计的通用准则，转换速度越慢，信号完整性越好。50MHZ时钟采用500PS上升时间是没有理由的。一个2-3NS的摆率控制器件速度要足够快，才能保证SI的品质，并有助于解决象输出同步交换（SSO）和电磁兼容（EMC）等问题。在新型FPGA可编程技术或者用户定义ASIC中，可以找到驱动技术的优越性。采用这些定制（或者半定制）器件，你就有很大的余地选定驱动幅度和速度。设计初期，要满足FPGA（或ASIC）设计时间的要求并确定恰当的输出选择，如果可能的话，还要包括引脚选择。 克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性的测试方法、系统、装置及设备与流程；海南数字信号信号完整性分析

高速数字电路的信号完整性分析；河北信号完整性分析系列

信号完整性（SignalIntegrity，SI）是指信号在信号线上的质量，即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收器，则可确定该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

随着高速器件的使用和高速数字系统设计越来越多，系统数据率、时钟速率和电路密集度都在不断地增加。在这种设计中，系统快斜率瞬变和工作频率很高，电缆、互连、印制板（PCB）和硅片将表现出与低速设计截然不同的行为，即出现信号完整性问题。

信号完整性问题能导致或者直接带来诸如信号失真，定时错误，不正确的数据，地址、控制线和系统误差等，甚至使系统崩溃，这已成为高速产品设计中非常值得注意的问题。本文首先介绍了PCB信号完整性的问题，其次阐述了PCB信号完整性的步骤，介绍了如何确保PCB设计信号完整性的方法。 河北信号完整性分析系列