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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。 克劳德实验室提供信号完整性测试解决方案；PCI-E测试信号完整性分析一致性测试

数字信号的时域和频域

数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界，频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段，时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。

假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号，其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。

可见对于理想方波，其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率)，也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。 PCI-E测试信号完整性分析市场价高速信号完整性解决方法；

传输线理论基础与特征阻抗

传输线理论实际是把电磁场转换为电路的分析来简化分析的手段，分布式元件的传输线 电路模型传输线由一段的RLGC元件组成。

为了更简便地分析传输线，引入特征阻抗的概念，由特征阻抗来进行信号传输的分析。 将传输线等效成分段电路模型后，可以用电路的理论来求解。

特征阻抗，或称特性阻抗，是衡量PCB上传输线的重要指标。PCB传输线的特征/ 特性阻抗不是直流电阻，它属于长线传输中的概念。

可以看到特征阻抗是一个在传输线的某个点上的瞬时入射电压与入射电流或者反射电 压与反射电流的比值。和传输阻抗的概念并不一致，传输阻抗是某个端口上总的电压和电流的 比值。只有在整个传输路径上阻抗完全匹配且没有反射存在的情况下，特征阻抗才等于传输阻 抗。

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。 信号接口一致性高速信号完整性测试；

3、信号完整性的设计方法（步骤）掌握信号完整性问题的相关知识；系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案，搭建稳健的系统框架；对目标电路板上的信号进行分类，识别潜在的SI风险，确定SI设计的总体原则；在原理图阶段，按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计；PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标，制定详细SI设计规则；PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标，并适当修改。

4、设计难点信号质量的各项特征：幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1：影响信号质量的因素非常多，这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起，抑制了某一因素可能会导致其他方面因素的恶化，所有需要对各因素反复权衡，做出系统化的综合考虑；难点2：有些影响信号传输的因素是可控的，而有些是不可控的。 信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁完整性（EMI）三类性能分析技术。PCI-E测试信号完整性分析市场价

基于多信号测试性设计分析；PCI-E测试信号完整性分析一致性测试

利用分析软件，可以对眼图中的违规详细情况进行查看，比如在 MASK 中落入了一些采样点，在以前是不知道哪些情况下落入的，因为所有的采样点是累加进去的，总的效果看起来就象是长余晖显示。而新的仪器，利用了其长存储的优势，将波形采集进来后进行处理显示，因此波形的每一个细节都可以保留，因此它可以查看波形的违规情况，比如波形是 000010 还是 101010，这个功能可以帮助硬件工程师查找问题的根源所在。

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