设备信号完整性分析保养

信号完整性 常用的三种测试方法

信号完整性测试的手段有很多，主要的一些手段有波形测试、眼图测试、抖动测试等,目前应用比较的信号完整性测试手段应该是波形测试,即——使用示波器测试波形幅度、边沿和毛刺等,通过测试波形的参数,可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求,有没有存在信号毛刺等。

信号完整性的测试手段主要可以分为三大类，下面对这些手段进行一些说明。

抖动测试

抖动测试现在越来越受到重视，因为的抖动测试仪器，比如TIA(时间间隔分析仪)、SIA3000，价格非常昂贵，使用得比较少。使用得*多是示波器加上软件处理，如TEK的TDSJIT3软件。通过软件处理，分离出各个分量，比如RJ和DJ，以及DJ中的各个分量。对于这种测试，选择的示波器，长存储和高速采样是必要条件，比如2M以上的存储器，20GSa/s的采样速率。不过目前抖动测试，各个公司的解决方案得到结果还有相当差异，还没有哪个是或者行业标准。 信号完整性问题，信号完整性的定义；设备信号完整性分析保养

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）

设备信号完整性分析保养提供信号完整性测试软件解决方案；

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。

信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差，因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB 走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。

当今的高速总线设计如 LpDDR4x、USB 3.2 Gen1/2 (5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2 (2x10Gbps)、PCIe 和即将到来的 USB4.0 (2x20Gbps) 在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。 信号完整性测试分类时域测试频域测试；

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)。 信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁完整性（EMI）三类性能分析技术。设备信号完整性分析保养

数字信号完整性测试进行抖动分析；设备信号完整性分析保养

传输线理论基础与特征阻抗

传输线理论实际是把电磁场转换为电路的分析来简化分析的手段，分布式元件的传输线 电路模型传输线由一段的RLGC元件组成。

为了更简便地分析传输线，引入特征阻抗的概念，由特征阻抗来进行信号传输的分析。 将传输线等效成分段电路模型后，可以用电路的理论来求解。

特征阻抗，或称特性阻抗，是衡量PCB上传输线的重要指标。PCB传输线的特征/ 特性阻抗不是直流电阻，它属于长线传输中的概念。

可以看到特征阻抗是一个在传输线的某个点上的瞬时入射电压与入射电流或者反射电 压与反射电流的比值。和传输阻抗的概念并不一致，传输阻抗是某个端口上总的电压和电流的 比值。只有在整个传输路径上阻抗完全匹配且没有反射存在的情况下，特征阻抗才等于传输阻 抗。 设备信号完整性分析保养

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