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。 信號完整性測試有波形測試、眼圖測試、抖動測試；智能化多端口矩陣測試信號完整性分析信號完整性測試

信號完整性是許多設(shè)計人員在高速數(shù)字電路設(shè)計中涉及的主要主題之一。信號完整性涉及數(shù)字信號波形的質(zhì)量下降和時序誤差，因為信號從發(fā)射器傳輸?shù)浇邮掌鲿ㄟ^封裝結(jié)構(gòu)、PCB 走線、通孔、柔性電纜和連接器等互連路徑。

當(dāng)今的高速總線設(shè)計如 LpDDR4x、USB 3.2 Gen1/2 (5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2 (2x10Gbps)、PCIe 和即將到來的 USB4.0 (2x20Gbps) 在高頻數(shù)據(jù)從發(fā)送器流向接收器時會發(fā)生信號衰減。本文將概述高速數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)的信號完整性基礎(chǔ)知識和集膚效應(yīng)、阻抗匹配、特性阻抗、反射等關(guān)鍵問題。 智能化多端口矩陣測試信號完整性分析信號完整性測試什么時候需要考慮信號完整性問題呢？

信號完整性（英語：Signal integrity, SI）是對于電子信號質(zhì)量的一系列度量標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)字電路中，一串二進制的信號流是通過電壓（或電流）的波形來表示。然而，自然界的信號實際上都是模擬的，而非數(shù)字的，所有的信號都受噪音、扭曲和損失影響。在短距離、低比特率的情況里，一個簡單的導(dǎo)體可以忠實地傳輸信號。而長距離、高比特率的信號如果通過幾種不同的導(dǎo)體，多種效應(yīng)可以降低信號的可信度，這樣系統(tǒng)或設(shè)備不能正常工作。信號完整性工程是分析和緩解上述負(fù)面效應(yīng)的一項任務(wù)，在所有水平的電子封裝和組裝，例如集成電路的內(nèi)部連接、集成電路封裝、印制電路板等工藝過程中，都是一項十分重要的活動。信號完整性考慮的問題主要有振鈴（ringing）、串?dāng)_（crosstalk）、接地反彈、扭曲(skew)、信號損失和電源供應(yīng)中的噪音。

什么是信號完整性

信號完整性(Signal Integrity)可以泛指信號電壓、電流在互連結(jié)構(gòu)傳輸過程中的信號質(zhì) 量問題，包括噪聲、干擾及由其造成的時序影響等。

什么時候需要考慮信號完整性問題呢？

一般來說，傳統(tǒng)的電路學(xué)理論適用于信號互連的電路尺寸遠(yuǎn)小于傳輸信號中設(shè)計者所關(guān) 心的比較高頻率所對應(yīng)波長的電路結(jié)構(gòu)分析。此時，信號的互連等效于一階電路元件，被稱為 集總元件(Lumped Elements):反之，當(dāng)信號互連的電路尺寸接近傳輸信號中設(shè)計者所關(guān)心 的比較高頻率所對應(yīng)的波長時，由于互連路徑上不同位置的電壓或電流的大小與相位均可能不 同，信號的互連等效于多階電路元件，因而被稱為分布式元件(Distributed Elements)。在數(shù) 字世界中，邊沿速率幾乎完全決定了信號中的比較大的頻率成分，通常從工程經(jīng)驗認(rèn)為當(dāng)信號 邊沿時間小于4?6倍的互連傳輸時延時，信號互連路徑會被當(dāng)作分布參數(shù)模型處理，并需要 考慮信號完整性的行為。

實世界里的數(shù)字信號并不只是0或1的表現(xiàn)，一定會存在從0到1或從1到0的跳變 過程。 提供完整信號完整性測試解決方案；

   信號完整性是對于電子信號質(zhì)量的一系列度量標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)字電路中，一串二進制的信號流是通過電壓（或電流）的波形來表示。然而，自然界的信號實際上都是模擬的，而非數(shù)字的，所有的信號都受噪音、扭曲和損失影響。在短距離、低比特率的情況里，一個簡單的導(dǎo)體可以忠實地傳輸信號。而長距離、高比特率的信號如果通過幾種不同的導(dǎo)體，多種效應(yīng)可以降低信號的可信度，這樣系統(tǒng)或設(shè)備不能正常工作。信號完整性工程是分析和緩解上述負(fù)面效應(yīng)的一項任務(wù)，在所有水平的電子封裝和組裝，例如集成電路的內(nèi)部連接、集成電路封裝、印制電路板等工藝過程中，都是一項十分重要的活動。信號完整性考慮的問題主要有振鈴（ringing）、串?dāng)_（crosstalk）、接地反彈、扭曲(skew)、信號損失和電源供應(yīng)中的噪音。高速數(shù)字電路的信號完整性分析；江西測量信號完整性分析

高速數(shù)字信號測試實驗室信號完整性技術(shù)指標(biāo)；智能化多端口矩陣測試信號完整性分析信號完整性測試

高速電路信號完整性問題

信號完整性要求就是信號從發(fā)送端到互連傳輸過程中以正確的時序、幅度及相位到達接受端，并且接受端能正常的工作，或者可以說信號在互連傳輸中能很好的保持時域和頻域的特性。通常還有以下兩種定義：

1.當(dāng)信號的邊沿時間小于4-6倍的互連傳輸時延，需要考慮信號的完整性問題。

2.當(dāng)線傳播時延大于驅(qū)動端的上升沿或下降沿將會引起傳輸?shù)姆穷A(yù)期的結(jié)果。

3.簡單說下時域和頻域的關(guān)系，時域:是真實世界的，指的是時間域，自變量是時間。頻域:是用于分析時域的一種方法，指的是頻率域，自變量是頻率。 智能化多端口矩陣測試信號完整性分析信號完整性測試