山东信号完整性分析多端口矩阵测试

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。 信号完整性分析概论；山东信号完整性分析多端口矩阵测试

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。山东信号完整性分析多端口矩阵测试信号完整性分析建模。

信号完整性分析

当产品设计从仿真阶段进展到硬件环节时，您需要使用矢量网络分析仪（VNA）来测试高速数字互连。首先，您需要对通道、物理层设备、连接器、电缆、背板或印刷电路板的预期测量结果有所了解。在获得实际测量结果之后，再将实际结果与这个预期结果进行比较。我们的目标是，通过软件和硬件来建立可靠的信号完整性工作流程。硬件测量步骤包括仪器测量设置，获取通道数据，以及分析通道性能。

对于矢量网络分析仪（VNA）等高动态范围的仪器，您需要了解误差校正，才能确保准确的S参数测量。误差校正包括校准（测量前误差校正）和去嵌入（测量后误差校正）。通过调整校准和去嵌入的参考点检查通道中除了DUT之外的所有节点项目。

信号的能量大部分集中在信号带宽以下，意味着我们在考虑这个信号的传输效应时， 主要关注比较高频率可以到信号的带宽。

所以，假如在数字信号的传输过程中可以保证在信号的带宽（0.35亿）以下的频率分量（模 拟信号）经过互连路径的质量，则我们可以保证接收到比较完整的数字信号。

然而，我们会在下面看到在考虑信号完整性问题时由于传输路径阻抗不连续对信号的反 射，损耗随频率的增加而增加的特性等因素，这些频率分量在传输时会有畸变，从而造成接 收到的各个频率的分量叠加在时并不能完全保证复现原有的时域的数字信号。 100条估计信号完整性效应的经验法则；

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。 克劳德高速信号完整性测试资料主要点；山东信号完整性分析多端口矩阵测试

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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)。 山东信号完整性分析多端口矩阵测试