河南信号完整性分析产品介绍

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、USB3.2Gen1/2(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。什么是高速电路 高速电路信号完整性分析。河南信号完整性分析产品介绍

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。 河南信号完整性分析产品介绍信号完整性分析概论；

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。

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。 信号完整性测试分类时域测试频域测试；

振铃通常是由于信号传输路径过长并且阻抗不连续所引起的多次反射造成的，或者是由 于信号之间的干扰（串扰）、信号跳变所引起的电源/地波动（同步开关噪声）造成的。

（4）边沿单调性（Monotonicity）指信号上升或下降沿的回沟。对于边沿判决的时钟信号， 波形边沿在翻转门限电平处的非单调可能造成逻辑判断错误。

边沿单调性通常是由于信号传输路径过长并且阻抗不连续所引起的反射、多负载的反射 或者驱动输出阻抗较大（驱动过小）所导致的接收信号过缓等引起的。 克劳德信号完整性测试理论研究；河南信号完整性分析产品介绍

信号完整性分析的传输线理论；河南信号完整性分析产品介绍

其次要注重细节。比如测试点通常选择放在接收器件的管脚，如果条件限制放不到上面去的，比如 BGA 封装的器件，可以放到靠近管脚的 PCB 走线上或者过孔上面。距离接收器件管脚过远，因为信号反射，可能会导致测试结果和实际信号差异比较大;探头的地线尽量选择短地线等。

，需要注意一下匹配。这个主要是针对使用同轴电缆去测试的情况，同轴直接接到示波器上去，负载通常是 50 欧姆，并且是直流耦合，而对于某些电路，需要直流偏置，直接将测试系统接入时会影响电路工作状态，从而测试不到正常的波形。 河南信号完整性分析产品介绍