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信號完整性--系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法及案例分析

信號完整性是內(nèi)嵌于PCB設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)必備內(nèi)容，無論高速板還是低速板或多或少都會涉及信號完整性問題。仿真或者guideline的確可以解決部分問題，但無法覆蓋全部風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，對高危風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)失去控制經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗，保證設(shè)計(jì)成功需要系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法。許多工程師對信號完整性知識有所了解，但干活時卻無處著手。把信號完整性設(shè)計(jì)落到實(shí)處，也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法是于爭博士多年工程設(shè)計(jì)中摸索總結(jié)出來的一套穩(wěn)健高效的方法，讓設(shè)計(jì)有章可循，快速提升工程師的設(shè)計(jì)能力。

信號完整性（SI）和電源完整性（PI）知識體系中重要的知識點(diǎn)，以及經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗的隱藏的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。圍繞這些知識點(diǎn)，通過一個個案例逐步展開系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的理念、思路和具體操作方法。通過一個完整的案例展示對整個單板進(jìn)行系統(tǒng)化信號完整性設(shè)計(jì)的執(zhí)行步驟和操作方法。 100條使信號完整性問題小化的通用設(shè)計(jì)原則；黑龍江信號完整性分析服務(wù)熱線

什么是高速電路 高速電路信號完整性分析

在工作中經(jīng)常會遇到有人問什么是高速電路，或者在設(shè)計(jì)高速電路的時候需要注意什么。每當(dāng)遇到這種問題就頭腦發(fā)懵，其實(shí)不同的產(chǎn)品、不同的人對其都有不同的理解。簡單總結(jié)一下基本的一些概念包括對高速電路的理解、什么是信號完整性還有信號的帶寬等。

高速電路的定義

本人從各種資料和書中看到許多關(guān)于高速電路的定義，可能不同的產(chǎn)品對于高速信號的定義不同，具體還要看設(shè)計(jì)的產(chǎn)品類型，簡單整理主要有以下幾種：

1.是指由于信號的高速變化使電路中的模擬特性，如導(dǎo)線的電感、電容等發(fā)生作用的電路。

2.信號工作頻率超過50MHz，并且在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個電子系統(tǒng)相當(dāng)?shù)姆至俊?廣西通信信號完整性分析信號完整性測試項(xiàng)目可以分為幾大類；

信號完整性分析的傳輸線理論

傳輸線的定義

傳輸線可定義為傳輸電流的有信號回流的信號線，所以，電路板上的走線、同軸電纜、 雙絞線等有信號回流的信號傳輸路徑都可以看作傳輸線。前面我們說過，當(dāng)信號互連的電路 尺寸接近信號中設(shè)計(jì)者所關(guān)心的比較高頻率的波長時，互連線上不同位置的電壓或電流的大小 與相位均可能不相同，需要用到分布式元件來考慮。

現(xiàn)代的智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備等電子產(chǎn)品都內(nèi)含復(fù)雜的電路板，這些電路板上的走 線都可以認(rèn)為是傳輸線，它們負(fù)責(zé)把各種芯片連接在一起，并相互進(jìn)行通信，

從頻域上看，判斷是否是高速數(shù)字信號的準(zhǔn)則不僅是信號的基礎(chǔ)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(rèn)為當(dāng)信號邊沿 時間小于4?6倍的互連傳輸時延時，應(yīng)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?dāng)_及 同步開關(guān)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(guān)。

這是一個2MHz時鐘信號傳輸?shù)碾娐罚?807時鐘驅(qū)動器輸出（D41）,經(jīng)過一段電路 板走線（TL1）后接一個電阻（R113）,再經(jīng)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?jīng)]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?dāng)沒有這個電阻時信號有很大的過沖和振鈴產(chǎn)生，串聯(lián)了這個電阻后問題有 很大的好轉(zhuǎn)。 信號完整性基本定義是指一個信號在電路中產(chǎn)生相應(yīng)的能力。

時域數(shù)字信號轉(zhuǎn)換得到的頻域信號如果起來，則可以復(fù)現(xiàn)原來的時域信號。如圖1?2 所示描繪了直流頻率分量加上基頻頻率分量與直流頻域分量加上基頻和3倍頻頻率分量，以 及5倍頻率分量成的時域信號之間的差別，我們可以看到不同頻域分量的所造成的時域信號邊沿的差別。頻域里包含的頻域分量越多，這些頻域分量成的時域信號越接近 真實(shí)的數(shù)字信號，高頻諧波分量主要影響信號邊沿時間，低頻的分量影響幅度。當(dāng)然，如果 時域數(shù)字信號轉(zhuǎn)變岀的一個個頻率點(diǎn)的正弦波都疊加起來，則可以完全復(fù)現(xiàn)原來的時域 數(shù)字信號。其中復(fù)原信號的不連續(xù)點(diǎn)的震蕩被稱為吉布斯震蕩現(xiàn)象。信號完整性分析概述；湖北解決方案信號完整性分析

信號完整性問題，信號完整性的定義；黑龍江信號完整性分析服務(wù)熱線

要想得到零邊沿時間的理想方波，理論上是需要無窮大頻率的頻率分量。如果比較高只考 慮到某個頻率點(diǎn)處的頻率分量，則來出的時域波形邊沿時間會蛻化，會使得邊沿時間增大。

如，一個頻率為500MHz的理想方波，其5次諧波分量是2500M,如果把5次諧波以 內(nèi)所有分量成時域信號，貝U其邊沿時間大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。

我們可以把數(shù)字信號假設(shè)為一個時間軸上無窮的梯形波的周期信號，它的傅里葉變換。

對應(yīng)于每個頻率點(diǎn)的正弦波的幅度，我們可以勾勒出頻譜包絡(luò)線. 黑龍江信號完整性分析服務(wù)熱線

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