海南信号完整性分析系列

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。 克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性使用示波器进行波形测试；海南信号完整性分析系列

5、技术选择

不同的驱动技术适于不同的任务。

信号是点对点的还是一点对多抽头的？信号是从电路板输出还是留在相同的电路板上？允许的时滞和噪声裕量是多少？作为信号完整性设计的通用准则，转换速度越慢，信号完整性越好。50MHZ时钟采用500PS上升时间是没有理由的。一个2-3NS的摆率控制器件速度要足够快，才能保证SI的品质，并有助于解决象输出同步交换（SSO）和电磁兼容（EMC）等问题。在新型FPGA可编程技术或者用户定义ASIC中，可以找到驱动技术的优越性。采用这些定制（或者半定制）器件，你就有很大的余地选定驱动幅度和速度。设计初期，要满足FPGA（或ASIC）设计时间的要求并确定恰当的输出选择，如果可能的话，还要包括引脚选择。 上海信号完整性分析配件信号完整性测量和数据后期处理；

2、串扰在PCB中，串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁能量通过互容和互感耦合对相邻的传输线产生的不期望的噪声干扰，它是由不同结构引起的电磁场在同一区域里的相互作用而产生的。互容引发耦合电流，称为容性串扰；而互感引发耦合电压，称为感性串扰。在PCB上，串扰与走线长度、信号线间距，以及参考地平面的状况等有关。

3、信号延迟和时序错误信号在PCB的导线上以有限的速度传输，信号从驱动端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。过多的信号延迟或者信号延迟不匹配可能导致时序错误和逻辑器件功能混乱。信号完整性分析的高速数字系统设计分析不仅能够有效地提高产品的性能，而且可以缩短产品开发周期，降低开发成本。在数字系统向高速、高密度方向发展的情况下，掌握这一设计利器己十分迫切和必要。在信号完整性分析的模型及计算分析算法的不断完善和提高上，利用信号完整性进行计算机设计与分析的数字系统设计方法将会得到很、很的应用。

1、什么是信号完整性“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的，尽管信息是数字的，但承载这些信息的电压或者电流波形确实模拟的，噪声、损耗、供电的不稳定等多种因素都会使电压或者电流发生畸变，如果畸变严重到一定程度，接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1}码，这就是信号完整性问题。广义上讲，信号完整性（SignalIntegrity，SI）包括由于互连、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题。

2、SI问题的根源：频率提高、上升时间减小、摆幅降低、互连通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等都可能导致信号完整性问题；但其根源主要是信号上升时间减小。注：上升时间越小，信号包含的高频成分就越多，高频分量和通道间相互作用就可能使信号产生严重的畸变。 信号完整性分析近端串扰与远端串扰问题?

比如，在现在常见的高速串行传输链路中，几个吉赫兹（GHz）以上的信号在电路板上 的走线传输，由于本质上电路板上传输线的损耗是随着频率的升高而增大的（在后面的传输 线部分及S参数部分都会有介绍），使得高频分量的损耗大于低频分量的损耗，在接收端收 到的各个频率分量不是原来的样子，使得这些频率分量起来的数字时域信号产生畸变。 所以，在高速串行传输中，会釆用一些信号处理的方法来补偿高频分量比低频分量传输时损 耗大的问题。比如去加重（在发送时人为降低低频分量）和预加重（在发送时人为提高高频 分量）。数字信号完整性测试进行抖动分析；上海信号完整性分析配件

常见的信号完整性测试问题；海南信号完整性分析系列

要想得到零边沿时间的理想方波，理论上是需要无穷大频率的频率分量。如果比较高只考 虑到某个频率点处的频率分量，则来出的时域波形边沿时间会蜕化，会使得边沿时间增大。

如，一个频率为500MHz的理想方波，其5次谐波分量是2500M,如果把5次谐波以 内所有分量成时域信号，贝U其边沿时间大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。

我们可以把数字信号假设为一个时间轴上无穷的梯形波的周期信号，它的傅里叶变换。

对应于每个频率点的正弦波的幅度，我们可以勾勒出频谱包络线. 海南信号完整性分析系列

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