山東信號完整性分析保養(yǎng)

來源: 發(fā)布時間:2023-04-13

信號完整性(SignalIntegrity,SI)是指信號在信號線上的質量,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。 高速數(shù)字PCB板設計中的信號完整性分析;山東信號完整性分析保養(yǎng)

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從1/叫轉折頻率開始,頻譜的諧波分量是按I/?下降的,也就是-40dB/dec (-40分貝每 十倍頻,即每增大十倍頻率,諧波分量減小100倍)。可以看到相對于理想方波,從這個頻 率開始,信號的諧波分量大大減小。

基本上可以看到數(shù)字信號的頻域分量大部分集中在1/7U,這個頻率以下,我們可以將這個 頻率稱之為信號的帶寬,工程上可以近似為0.35/0,當對設計要求嚴格的時候,也可近似為 0.5/rro。

也就是說,疊加信號帶寬(0.35/。)以下的頻率分量基本上可以復現(xiàn)邊沿時間是tr 的數(shù)字時;域波形信號。這個頻率通常也叫作轉折頻率或截止頻率(Fknee或cut off frequency)


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信號完整性(英語:Signal integrity, SI)是對于電子信號質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。

什么是信號完整性

信號完整性(Signal Integrity)可以泛指信號電壓、電流在互連結構傳輸過程中的信號質 量問題,包括噪聲、干擾及由其造成的時序影響等。

什么時候需要考慮信號完整性問題呢?

一般來說,傳統(tǒng)的電路學理論適用于信號互連的電路尺寸遠小于傳輸信號中設計者所關 心的比較高頻率所對應波長的電路結構分析。此時,信號的互連等效于一階電路元件,被稱為 集總元件(Lumped Elements):反之,當信號互連的電路尺寸接近傳輸信號中設計者所關心 的比較高頻率所對應的波長時,由于互連路徑上不同位置的電壓或電流的大小與相位均可能不 同,信號的互連等效于多階電路元件,因而被稱為分布式元件(Distributed Elements)。在數(shù) 字世界中,邊沿速率幾乎完全決定了信號中的比較大的頻率成分,通常從工程經驗認為當信號 邊沿時間小于4?6倍的互連傳輸時延時,信號互連路徑會被當作分布參數(shù)模型處理,并需要 考慮信號完整性的行為。

實世界里的數(shù)字信號并不只是0或1的表現(xiàn),一定會存在從0到1或從1到0的跳變 過程。 高速數(shù)字電路的信號完整性分析;

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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),經過一段電路 板走線(TL1)后接一個電阻(R113),再經過一段電路板走線(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沒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生,串聯(lián)了這個電阻后問題有 很大的好轉。 高速信號完整性解決方法;HDMI測試信號完整性分析價格多少

信號完整性測量和數(shù)據(jù)后期處理;山東信號完整性分析保養(yǎng)

當考慮信號完整性問題時,信號質量(回沖、振鈴、邊沿時間)會對有效高低電平時 間產生影響。

抖動(Jitter),按照ITU-T的定義,抖動指輸出躍遷與其理想位置的偏差,如圖1-16所 示。在考慮并行總線的時序時,過多的抖動可能浪費寶貴的時鐘周期,或者導致獲得錯誤的 數(shù)據(jù)。抖動在設計時鐘脈沖發(fā)生和分發(fā)電路時起著重要作用。在考慮高速串行鏈路傳輸時, 過多的抖動會造成誤碼率達不到指標。抖動的來源有很多,包括電源噪聲、電路板布線, 以及鎖相環(huán)輸入基準時鐘在環(huán)路帶寬內的噪聲或調制、串擾、環(huán)境溫度(熱干擾)、電磁 輻射等。 山東信號完整性分析保養(yǎng)

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