信號完整性--系統(tǒng)化設(shè)計方法及案例分析

信號完整性是內(nèi)嵌于PCB設(shè)計中的一項必備內(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)險點，對高危風(fēng)險點失去控制經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計失敗，保證設(shè)計成功需要系統(tǒng)化的設(shè)計方法。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)計落到實處，也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系統(tǒng)化設(shè)計方法是于爭博士多年工程設(shè)計中摸索總結(jié)出來的一套穩(wěn)健高效的方法，讓設(shè)計有章可循，快速提升工程師的設(shè)計能力。

信號完整性（SI）和電源完整性（PI）知識體系中重要的知識點，以及經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)計失敗的隱藏的風(fēng)險點。圍繞這些知識點，通過一個個案例逐步展開系統(tǒng)化設(shè)計方法的理念、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行系統(tǒng)化信號完整性設(shè)計的執(zhí)行步驟和操作方法。 克勞德信號完整性測試理論研究；上海信號完整性分析DDR測試

從1/叫轉(zhuǎn)折頻率開始，頻譜的諧波分量是按I/?下降的，也就是-40dB/dec （-40分貝每 十倍頻，即每增大十倍頻率，諧波分量減小100倍）?？梢钥吹较鄬τ诶硐敕讲?，從這個頻 率開始，信號的諧波分量大大減小。

基本上可以看到數(shù)字信號的頻域分量大部分集中在1/7U,這個頻率以下，我們可以將這個 頻率稱之為信號的帶寬，工程上可以近似為0.35/0,當(dāng)對設(shè)計要求嚴格的時候，也可近似為 0.5/rro。

也就是說，疊加信號帶寬（0.35/。）以下的頻率分量基本上可以復(fù)現(xiàn)邊沿時間是tr 的數(shù)字時;域波形信號。這個頻率通常也叫作轉(zhuǎn)折頻率或截止頻率（Fknee或cut off frequency）

山東設(shè)備信號完整性分析信號完整性測試內(nèi)容 ?高速電路中的常見問題和測試技巧衡量高速信號質(zhì)量的重要手段和方法；

信號的能量大部分集中在信號帶寬以下，意味著我們在考慮這個信號的傳輸效應(yīng)時， 主要關(guān)注比較高頻率可以到信號的帶寬。

所以，假如在數(shù)字信號的傳輸過程中可以保證在信號的帶寬（0.35億）以下的頻率分量（模 擬信號）經(jīng)過互連路徑的質(zhì)量，則我們可以保證接收到比較完整的數(shù)字信號。

然而，我們會在下面看到在考慮信號完整性問題時由于傳輸路徑阻抗不連續(xù)對信號的反 射，損耗隨頻率的增加而增加的特性等因素，這些頻率分量在傳輸時會有畸變，從而造成接 收到的各個頻率的分量疊加在時并不能完全保證復(fù)現(xiàn)原有的時域的數(shù)字信號。

信號完整性分析

當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計從仿真階段進展到硬件環(huán)節(jié)時，您需要使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）來測試高速數(shù)字互連。首先，您需要對通道、物理層設(shè)備、連接器、電纜、背板或印刷電路板的預(yù)期測量結(jié)果有所了解。在獲得實際測量結(jié)果之后，再將實際結(jié)果與這個預(yù)期結(jié)果進行比較。我們的目標(biāo)是，通過軟件和硬件來建立可靠的信號完整性工作流程。硬件測量步驟包括儀器測量設(shè)置，獲取通道數(shù)據(jù)，以及分析通道性能。

對于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）等高動態(tài)范圍的儀器，您需要了解誤差校正，才能確保準(zhǔn)確的S參數(shù)測量。誤差校正包括校準(zhǔn)（測量前誤差校正）和去嵌入（測量后誤差校正）。通過調(diào)整校準(zhǔn)和去嵌入的參考點檢查通道中除了DUT之外的所有節(jié)點項目。 基于多信號測試性設(shè)計分析；

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，你就可以選擇層疊了。注意，幾乎每一個插入其它電路板或者背板的PCB都有厚度要求，而且多數(shù)電路板制造商對其可制造的不同類型的層有固定的厚度要求，這將會極大地約束終層疊的數(shù)目。你可能很想與制造商緊密合作來定義層疊的數(shù)目。應(yīng)該采用阻抗控制工具為不同層生成目標(biāo)阻抗范圍，務(wù)必要考慮到制造商提供的制造允許誤差和鄰近布線的影響。在信號完整的理想情況下，所有高速節(jié)點應(yīng)該布線在阻抗控制內(nèi)層（例如帶狀線）。要使SI比較好并保持電路板去耦，就應(yīng)該盡可能將接地層/電源層成對布放。如果只能有一對接地層/電源層，你就只有將就了。如果根本就沒有電源層，根據(jù)定義你可能會遇到SI問題。你還可能遇到這樣的情況，即在未定義信號的返回通路之前很難仿真或者仿真電路板的性能。高速數(shù)字信號測試實驗室信號完整性技術(shù)指標(biāo)；山東設(shè)備信號完整性分析

信號完整性測量和數(shù)據(jù)后期處理；上海信號完整性分析DDR測試

信號完整性改善方法：

-添加電源濾波電容和電源抗性；

-添加信號濾波器；

-減少線路長度；

-減少單板上的信號層間距離；

-加強屏蔽接地，減少電磁輻射干擾；

-使用差分信號傳輸，減少串?dāng)_。

綜上所述，理解信號完整性的基礎(chǔ)知識并掌握常用的測試方法，對于設(shè)計高速數(shù)字系統(tǒng)以及解決信號干擾和失真問題非常重要。

總之，信號完整性是高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題，它需要設(shè)計人員了解基本概念、常見的失真類型和相應(yīng)的分析方法。通過對信號完整性進行分析和優(yōu)化，可以確保數(shù)字系統(tǒng)在傳輸和處理高速數(shù)據(jù)時能夠滿足性能和可靠性要求。 上海信號完整性分析DDR測試