信息化信号完整性分析

什么是高速电路 高速电路信号完整性分析

在工作中经常会遇到有人问什么是高速电路，或者在设计高速电路的时候需要注意什么。每当遇到这种问题就头脑发懵，其实不同的产品、不同的人对其都有不同的理解。简单总结一下基本的一些概念包括对高速电路的理解、什么是信号完整性还有信号的带宽等。

高速电路的定义

本人从各种资料和书中看到许多关于高速电路的定义，可能不同的产品对于高速信号的定义不同，具体还要看设计的产品类型，简单整理主要有以下几种：

1.是指由于信号的高速变化使电路中的模拟特性，如导线的电感、电容等发生作用的电路。

2.信号工作频率超过50MHz，并且在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统相当的分量。 常见的信号完整性测试常用的三种测试；信息化信号完整性分析

信号完整性是指信号在传输过程中是否保持其原始形态和质量。在高速数字系统中，信号完整性非常重要，因为信号受到的噪声和失真可能会导致错误或故障。因此，信号完整性的分析和优化是数字系统设计中至关重要的一步。

以下是一些信号完整性的基础知识：

1.时域和频域

在信号完整性分析中，时域和频域都是非常重要的概念。时域描述随时间变化的信号波形，包括上升时间、下降时间，瞬态响应等等。频域描述信号的频率特性，包括截止频率、带宽、幅度响应等等。

2.常见的失真类型

在数字系统中，常见的失真类型包括内插失真、抖动、幅度失真和相位失真等。这些失真类型经常与信号的传输有关，因此分析信号的失真类型可以帮助设计人员确定性能和可靠性要求。 信号完整性分析产品介绍什么时候需要考虑信号完整性问题呢？

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。

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。 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。

信号完整性是指保证信号在传输路径中受到少的干扰和失真以及在接收端能够正确解码。在高速数字系统中，信号完整性是保证系统性能和可靠性的关键因素。本文将介绍信号完整性的基础知识。

1. 信号完整性相关参数：

-上升时间：信号从低电平变为高电平所需的时间；-下降时间：信号从高电平变为低电平所需的时间；-瞬态响应：信号从一种状态切换到另一种状态时的响应；-带宽：信号能够通过的频率范围；-截止频率：信号频率响应的边缘频率，信号经过该频率时会有很大的衰减；-抖动：时钟信号在传输路径中存在的时间偏差；-串扰：信号在传输路径中相互干扰的现象；-辐射干扰：高速电路产生的电磁辐射干扰其他电路的现象； 信号完整性分析建模。信息化信号完整性分析

信号完整性分析的传输线理论；信息化信号完整性分析

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。 信息化信号完整性分析