重庆信号完整性分析信号完整性测试

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。 克劳德高速信号完整性测试资料主要点；重庆信号完整性分析信号完整性测试

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。 重庆信号完整性分析信号完整性测试信号完整性分析建模。

从频域上看，判断是否是高速数字信号的准则不仅是信号的基础频率，还包括其高次 波影响。对数字电路而言，边沿的速率是直观的因素之一。在工程上可以认为当信号边沿 时间小于4〜6倍的互连传输时延时，应考虑信号完整性的行为。

从时域信号波形来看，我们可以看到后面研究的传输线的特征阻抗、反射、串扰及 同步开关噪声等问题都是研究数字信号从0到1和从1到0跳变时的瞬态行为，其与边沿 速率相关。

这是一个2MHz时钟信号传输的电路，由3807时钟驱动器输出（D41）,经过一段电路 板走线（TL1）后接一个电阻（R113）,再经过一段电路板走线（TL2）连到接收端（D40）, 为什么3807的输出端要串联一个33。的电阻呢？

通过仿真我们可以看到没有这个电阻和有这个电阻接收到的信号的差别。

没有这个电阻时接收到的信号，如图1.8所示是有这个电阻时接收到的 信号。可以看到当没有这个电阻时信号有很大的过冲和振铃产生，串联了这个电阻后问题有 很大的好转。

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。 如何了解信号完整性分析？

信号完整性分析的传输线理论

传输线的定义

传输线可定义为传输电流的有信号回流的信号线，所以，电路板上的走线、同轴电缆、 双绞线等有信号回流的信号传输路径都可以看作传输线。前面我们说过，当信号互连的电路 尺寸接近信号中设计者所关心的比较高频率的波长时，互连线上不同位置的电压或电流的大小 与相位均可能不相同，需要用到分布式元件来考虑。

现代的智能手机、计算机、通信设备等电子产品都内含复杂的电路板，这些电路板上的走 线都可以认为是传输线，它们负责把各种芯片连接在一起，并相互进行通信， 克劳德信号完整性测试理论研究；信号完整性分析高速信号传输

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5、技术选择

不同的驱动技术适于不同的任务。

信号是点对点的还是一点对多抽头的？信号是从电路板输出还是留在相同的电路板上？允许的时滞和噪声裕量是多少？作为信号完整性设计的通用准则，转换速度越慢，信号完整性越好。50MHZ时钟采用500PS上升时间是没有理由的。一个2-3NS的摆率控制器件速度要足够快，才能保证SI的品质，并有助于解决象输出同步交换（SSO）和电磁兼容（EMC）等问题。在新型FPGA可编程技术或者用户定义ASIC中，可以找到驱动技术的优越性。采用这些定制（或者半定制）器件，你就有很大的余地选定驱动幅度和速度。设计初期，要满足FPGA（或ASIC）设计时间的要求并确定恰当的输出选择，如果可能的话，还要包括引脚选择。 重庆信号完整性分析信号完整性测试

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