福建多端口矩阵测试信号完整性分析

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。 解决信号完整性衰减的问题？福建多端口矩阵测试信号完整性分析

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。 福建多端口矩阵测试信号完整性分析信号完整性测试内容 ▪高速电路中的常见问题和测试技巧衡量高速信号质量的重要手段和方法；

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。

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。 克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性使用示波器进行波形测试；

什么是信号完整性

信号完整性(Signal Integrity)可以泛指信号电压、电流在互连结构传输过程中的信号质 量问题，包括噪声、干扰及由其造成的时序影响等。

什么时候需要考虑信号完整性问题呢？

一般来说，传统的电路学理论适用于信号互连的电路尺寸远小于传输信号中设计者所关 心的比较高频率所对应波长的电路结构分析。此时，信号的互连等效于一阶电路元件，被称为 集总元件(Lumped Elements):反之，当信号互连的电路尺寸接近传输信号中设计者所关心 的比较高频率所对应的波长时，由于互连路径上不同位置的电压或电流的大小与相位均可能不 同，信号的互连等效于多阶电路元件，因而被称为分布式元件(Distributed Elements)。在数 字世界中，边沿速率几乎完全决定了信号中的比较大的频率成分，通常从工程经验认为当信号 边沿时间小于4〜6倍的互连传输时延时，信号互连路径会被当作分布参数模型处理，并需要 考虑信号完整性的行为。

实世界里的数字信号并不只是0或1的表现，一定会存在从0到1或从1到0的跳变 过程。 信号完整性测试所需工具说明；福建多端口矩阵测试信号完整性分析

数字信号完整性测试进行抖动分析；福建多端口矩阵测试信号完整性分析

典型的数字信号波形可以知道如下几点

(1)过冲包括上过冲(Overshoot_High)和下过冲(Overshoot_Low)。上过冲是信号高于信号供电电源电压Kc的最高电压，下过冲是信号低于参考地电压厶的比较低电压。过冲可能不会对功能产生影响，但是过冲过大会造成器件损坏，影响器件的可靠性。

（2） 回冲是信号在达到比较低电压或最高电压后回到厶之上（下回冲，Ringback_Low） 或心之下的电压（上回冲，Ringback_Low）。回冲会使信号的噪声容限减小，需要控制在保 证翻转门限电平的范围，否则对时钟信号回冲过大会造成判决逻辑错误，对数据或地址信号 回冲过大会使有效判决时间窗口减小，使时序紧张。通常过冲与回冲是由于信号传输路径的 阻抗不连续所引起的反射造成的。

（3） 振铃（Ringing）是信号跳变之后的振荡，同样会使信号的噪声容限减小，过大会造 成逻辑错误，而且会使信号的高频分量增加，增大EMI问题。 福建多端口矩阵测试信号完整性分析