宁夏解决方案信号完整性分析

信号完整性问题及解决方法

信号完整性问题的产生原因，影响信号完整性的各种因素，以及各因素之间的互相作用，辨识潜在风险点。信号完整性设计中5类典型问题的处理方法辨析。初步认识系统化设计方法。对信号完整性问题形成宏观上的认识。

什么是信号完整性？

一些常见的影响信号质量的因素。

信号完整性设计中5类典型问题。

正确对待仿真与设计。

信号传播、返回电流、参考平面合理选择参考平面、控制耦合、规划控制返回电流，是信号完整性设计的一项基本但非常重要能力。信号传播方式是理解各种信号完整性现象的基础，没有这个基础一切无从谈起。返回电流是很多问题的来源。参考平面是安排布线层、制定层叠结构的依据。耦合问题导致PCB设计中可能产生很多隐藏的雷区。本部分用直观的方式详细讲解这些内容。通过案例展示如果处理不当可能产生的问题，以及如何在系统化设计方法中应用这些知识。 信号完整性分析概述；宁夏解决方案信号完整性分析

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。 宁夏解决方案信号完整性分析信号完整性分析概论；

比如，在现在常见的高速串行传输链路中，几个吉赫兹（GHz）以上的信号在电路板上 的走线传输，由于本质上电路板上传输线的损耗是随着频率的升高而增大的（在后面的传输 线部分及S参数部分都会有介绍），使得高频分量的损耗大于低频分量的损耗，在接收端收 到的各个频率分量不是原来的样子，使得这些频率分量起来的数字时域信号产生畸变。 所以，在高速串行传输中，会釆用一些信号处理的方法来补偿高频分量比低频分量传输时损 耗大的问题。比如去加重（在发送时人为降低低频分量）和预加重（在发送时人为提高高频 分量）。

根据上述数据，你就可以选择层叠了。注意，几乎每一个插入其它电路板或者背板的PCB都有厚度要求，而且多数电路板制造商对其可制造的不同类型的层有固定的厚度要求，这将会极大地约束终层叠的数目。你可能很想与制造商紧密合作来定义层叠的数目。应该采用阻抗控制工具为不同层生成目标阻抗范围，务必要考虑到制造商提供的制造允许误差和邻近布线的影响。在信号完整的理想情况下，所有高速节点应该布线在阻抗控制内层（例如带状线）。要使SI比较好并保持电路板去耦，就应该尽可能将接地层/电源层成对布放。如果只能有一对接地层/电源层，你就只有将就了。如果根本就没有电源层，根据定义你可能会遇到SI问题。你还可能遇到这样的情况，即在未定义信号的返回通路之前很难仿真或者仿真电路板的性能。信号完整性测量和数据后期处理；

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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要想得到零边沿时间的理想方波，理论上是需要无穷大频率的频率分量。如果比较高只考 虑到某个频率点处的频率分量，则来出的时域波形边沿时间会蜕化，会使得边沿时间增大。

如，一个频率为500MHz的理想方波，其5次谐波分量是2500M,如果把5次谐波以 内所有分量成时域信号，贝U其边沿时间大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。

我们可以把数字信号假设为一个时间轴上无穷的梯形波的周期信号，它的傅里叶变换。

对应于每个频率点的正弦波的幅度，我们可以勾勒出频谱包络线. 宁夏解决方案信号完整性分析

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