信号完整性

搞懂PCB信号完整性,有这9步就够了!

信号完整性

信号完整性(Signal Integrity,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。

PCB高速设计信号完整性的5个经验

在高速PCB电路设计过程中,经常会遇到信号完整性问题,导致信号传输质量不佳甚至出错。那么如何区分高速信号和普通信号呢?

很多人觉得信号频率高的就是高速信号,实则不然。我们知道任何信号都可以由正弦信号的N次谐波来表示,而信号的最高频率或者信号带宽才是衡量信号是否是高速信号的标准。

反射和串扰对信号的影响到底能有多大?

信号完整性的定义 定义:信号完整性(Signal Integrity,简称SI)是指在信号线上的信号质量。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的,而是板级设计中多种因素共同 引起的。当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收端时,该电路就有很好的信号完整性。当信号不能正常响应时,就出现了信号完整性问题。

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信号完整性包含:

1、波形完整性(Waveform integrity)

2、时序完整性(Timing integrity)

3、电源完整性(Power integrity)

信号完整性分析的目的就是用最小的成本,最快的时间使产品达到波形完 整性、时序完整性、电源完整性的要求。

我们知道:电源不稳定、电源的干扰、信号间的串扰、信号传输过程中的反射,这些都会让信号产生畸变,看下面这张图,你就会知道理想的信号,经过:反射、串扰、抖动,最后变成什么鬼。

信号完整性中需要掌握的基础知识架构

在模拟电路时期以及模拟向数字信号过渡的初期,由于电路的信号速度并不高,这个时候信号完整性的问题并不突出。随着技术的发展,数字信号的传输速度飞速提升,此时信号完整性才从以前从属于Layout中独立成了一个单独的发展方向。

信号完整性毕竟是一个新兴的学科,在国内依然处于刚起步发展不久的一个状态,除了大型公司或者研究院之类的,很少会设立相关的专职岗位。但这并不代表信号完整性不重要,恰恰相反,信号完整性会随着科技的进步,变得愈加重要。这点相信很多硬件或是Layout工程师已经感受到了。

学习信号完整性整体而言还是相对困难的,难点主要在于相关的资料太少。不像学习Layout,可以有大量的资料参考,你遇到的问题也有无数人遇到,通过搜索引擎可以解决几乎全部的问题。但是信号完整性不一样,很多没有现成可供参考的资料,需要自己去读原厂的文档,去逐句的看软件的帮助资料,然后摸索解决问题。

这里简单的描述一下信号完整性中需要掌握的基础知识点,希望能给刚入门的小伙伴们提供一个大致的方向,或是通过这个简单的了解下信号完整性主要关注点。

传输线

传输线的定义是有信号回流的信号线,最常见的传输线也就是我们PCB板上的走线。关于传输线的分析,是基础中的基础。

干货 | 详解影响信号完整性的原因

1、地线电阻的电压降的影响——地电平(0电平)直流引起的低电平提高

图中虚线为提高的情况。提高幅度与IC的功耗大小、IC密度、馈电方式、地线电阻(R)、馈电的地线总电流有关,ΔV=ΔI×ΔR。

信号完整性概念汇总,拿走不谢!

上升/下降时间(Rise/Fall Time):

信号从低电平跳变到高电平所需要的时间,通常是量度上升/下降沿在10%~90%电压幅值之间的持续时间,记为Tr。

截止频率(Knee Frequency):

信号完整性问题的10个基本原则

1、提高高速产品设计效率的关键是:充分利用分析工具实现准确的性能预估,使用测量手段验证设计过程和降低风险并提高所采用设计工具的可信度。

2、将问题实质与表面现象剥离开的唯一可行途径是:采用经验法则、解析近似、数值仿真和实际测量技术手段,这是工程实践的本质要素。

这篇文章让你掌握PCB信号完整性五步曲(二)

在上一篇文章“这篇文章让你掌握PCB信号完整性五步曲(一)”中,我们介绍了PCB走线中途容性负载反射、接收端容性负载的反射和PCB走线宽度变化产生的反射。在本文,我们将介绍信号振铃是如何产生以及信号反射的内容。

这篇文章让你掌握PCB信号完整性五步曲(一)

一、PCB走线中途容性负载反射

很多时候,PCB走线中途会经过过孔、测试点焊盘、短的stub线等,都存在寄生电容,必然对信号造成影响。走线中途的电容对信号的影响要从发射端和接受端两个方面分析,对起点和终点都有影响。

100条估计信号完整性效应的经验法则(二)

在上一篇文章“100条估计信号完整性效应的经验法则(一)”中,我们介绍了50条估计信号完整性效应的经验法则。本文中,我们将介绍剩下的50条估计信号完整性效应的经验法则。