山东信号完整性分析

时间：2024年03月06日来源：

数字信号频域分量经过随频率升高损耗加大的传输路径时，接收端收到的各个频率分量，可以看到，如果这些频率分量要成原来的数字信号的样子，其频谱应该如虚线所示，而实际上经过传输线后的频谱如实线所示，从而造成信号畸变，从信号眼图上看眼睛会闭合。

加重（De-Emphasis）和预加重（Pre-Emphasis）的示意图,也就是在发送信号时降低低频分量或提高高频分量来补偿传输线对不同频率下损耗不一致的影响，使得接收端的频谱分布和原来想要传输的信号基本一致。信号完整性分析概论；山东信号完整性分析

什么是信号完整性

信号完整性(Signal Integrity)可以泛指信号电压、电流在互连结构传输过程中的信号质量问题，包括噪声、干扰及由其造成的时序影响等。

什么时候需要考虑信号完整性问题呢？

一般来说，传统的电路学理论适用于信号互连的电路尺寸远小于传输信号中设计者所关心的比较高频率所对应波长的电路结构分析。此时，信号的互连等效于一阶电路元件，被称为集总元件(Lumped Elements):反之，当信号互连的电路尺寸接近传输信号中设计者所关心的比较高频率所对应的波长时，由于互连路径上不同位置的电压或电流的大小与相位均可能不同，信号的互连等效于多阶电路元件，因而被称为分布式元件(Distributed Elements)。在数字世界中，边沿速率几乎完全决定了信号中的比较大的频率成分，通常从工程经验认为当信号边沿时间小于4〜6倍的互连传输时延时，信号互连路径会被当作分布参数模型处理，并需要考虑信号完整性的行为。

实世界里的数字信号并不只是0或1的表现，一定会存在从0到1或从1到0的跳变过程。电气性能测试信号完整性分析推荐货源高速数字信号测试实验室信号完整性技术指标；

信号完整性分析的传输线理论

传输线的定义

传输线可定义为传输电流的有信号回流的信号线，所以，电路板上的走线、同轴电缆、双绞线等有信号回流的信号传输路径都可以看作传输线。前面我们说过，当信号互连的电路尺寸接近信号中设计者所关心的比较高频率的波长时，互连线上不同位置的电压或电流的大小与相位均可能不相同，需要用到分布式元件来考虑。

现代的智能手机、计算机、通信设备等电子产品都内含复杂的电路板，这些电路板上的走线都可以认为是传输线，它们负责把各种芯片连接在一起，并相互进行通信，

信号完整性测试方法：

-时域测试：观察信号在时间轴上的波形，分析信号的上升时间、下降时间、瞬态响应等参数，评估信号是否存在失真。

-频域测试：通过对信号进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域，分析信号的功率谱密度、带宽等参数，评估信号在传输路径中存在的滤波和截止频率等问题。

-时钟测试：通过观察时钟信号在传输路径中的形状和时间差异，分析时钟信号的完整性，评估时钟信号是否存在抖动和时钟漂移等问题。

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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。数字信号完整性测试进行抖动分析结果；山东信号完整性分析

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什么是信号完整性？

随着带宽范围提升，查看小信号或大信号的细微变化的需求增加，示波器自身的信号完整性的重要性已进一步提升。为什么信号完整性被视为示波器的关键指标?信号完整性对示波器整体测量精度的影响非常大，它对波形形状和测量结果准确性的影响会出乎您的想象。示波器性能取决于其自身信号完整性的良莠，比如说信号失真、噪声和损耗。自身的信号完整性高的示波器能够更好地显示被测信号的细节；反之，如果自身的信号完整性很差，示波器便无法准确反映被测信号。示波器自身信号完整性方面的差异直接影响到工程师能否高效地对设计进行深入分析、理解、调试和评估。示波器的信号完整性不佳，将对产品开发周期、产品质量以及元器件的选择带来巨大风险。要避免这种风险，只有通过比较和评测，选择一台具有出色信号完整性的示波器才是解决之道。山东信号完整性分析

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