信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差,因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB 走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。
当今的高速总线设计如 LpDDR4x、USB 3.2 Gen1/2 (5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2 (2x10Gbps)、PCIe 和即将到来的 USB4.0 (2x20Gbps) 在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。 信号完整性的两个重要推论;江苏信号完整性分析价格多少
当考虑信号完整性问题时,信号质量(回冲、振铃、边沿时间)会对有效高低电平时 间产生影响。
抖动(Jitter),按照ITU-T的定义,抖动指输出跃迁与其理想位置的偏差,如图1-16所 示。在考虑并行总线的时序时,过多的抖动可能浪费宝贵的时钟周期,或者导致获得错误的 数据。抖动在设计时钟脉冲发生和分发电路时起着重要作用。在考虑高速串行链路传输时, 过多的抖动会造成误码率达不到指标。抖动的来源有很多,包括电源噪声、电路板布线, 以及锁相环输入基准时钟在环路带宽内的噪声或调制、串扰、环境温度(热干扰)、电磁 辐射等。 江苏信号完整性分析价格多少克劳德实验室提供信号完整性测试解决方案;
3、串扰和阻抗控制来自邻近信号线的耦合将导致串扰并改变信号线的阻抗。相邻平行信号线的耦合分析可能决定信号线之间或者各类信号线之间的“安全”或预期间距(或者平行布线长度)。比如,欲将时钟到数据信号节点的串扰限制在100mV以内,却要信号走线保持平行,你就可以通过计算或仿真,找到在任何给定布线层上信号之间的小允许间距。同时,如果设计中包含阻抗重要的节点(或者是时钟或者高速内存架构),你就必须将布线放置在一层(或若干层)上以得到想要的阻抗。
4、重要的高速节点延迟和时滞是时钟布线必须考虑的关键因素。因为时序要求严格,这种节点通常必须采用端接器件才能达到比较好SI质量。要预先确定这些节点,同时将调节元器件放置和布线所需要的时间加以计划,以便调整信号完整性设计的指针。
波形测试
首先是要求主机和探头一起组成的带宽要足够。基本上测试系统的带宽是测试信号带宽的3倍以上就可以了。实际使用中,有一些工程师随便找一些探头就去测试,甚至是A公司的探头插到B公司的示波器去,这种测试很难得到准确的结果。波形测试是信号完整性测试中常用的手段,一般是使用示波器进行,主要测试波形幅度、边沿和毛刺等,通过测试波形的参数,可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求,有没有存在信号毛刺等。由于示波器是极为通用的仪器,几乎所有的硬件工程师都会使用,但并不表示大家都使用得好。波形测试也要遵循一些要求,才能够得到准确的信号。 什么时候需要考虑信号完整性问题呢?
PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。
1、反射信号在传输线上传输时,当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时,信号会发生反射,使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲(Overshoot)是指信号跳变的个峰值(或谷值),它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应;下冲(Undershoot)是指信号跳变的下一个谷值(或峰值)。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏,下冲会降低噪声容限,振铃增加了信号稳定所需要的时间,从而影响到系统时序。
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信号完整性基本定义是指一个信号在电路中产生相应的能力。江苏信号完整性分析价格多少
高速电路信号完整性问题
信号完整性要求就是信号从发送端到互连传输过程中以正确的时序、幅度及相位到达接受端,并且接受端能正常的工作,或者可以说信号在互连传输中能很好的保持时域和频域的特性。通常还有以下两种定义:
1.当信号的边沿时间小于4-6倍的互连传输时延,需要考虑信号的完整性问题。
2.当线传播时延大于驱动端的上升沿或下降沿将会引起传输的非预期的结果。
3.简单说下时域和频域的关系,时域:是真实世界的,指的是时间域,自变量是时间。频域:是用于分析时域的一种方法,指的是频率域,自变量是频率。 江苏信号完整性分析价格多少
3. 电路模型 模拟电路模型是描述数字信号传输途中信号失真的基本工具。简单的模拟电路模型是传输线,它描述了信号在电线上传输的过程中可能遇到的电路效应,包括电容、电感、电阻等。 4. 分析方法 对于信号完整性的分析,可以采用几种不同的方法来评估系统中信号的失真和其他问题。常用的方法包括传输线建模、频率响应分析和时钟失真分析。 总之,信号完整性是高速数字系统设计中的一个关键问题,它需要设计人员了解基本概念、常见的失真类型和相应的分析方法。通过对信号完整性进行分析和优化,可以确保数字系统在传输和处理高速数据时能够满足性能和可靠性要求。 信号完整性测试有波形测试、眼图测试、...