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。 如何了解信号完整性分析?陕西信号完整性分析
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。 设备信号完整性分析销售电话克劳德实验室信号完整性测试系统平台;;
根据上述数据,你就可以选择层叠了。注意,几乎每一个插入其它电路板或者背板的PCB都有厚度要求,而且多数电路板制造商对其可制造的不同类型的层有固定的厚度要求,这将会极大地约束终层叠的数目。你可能很想与制造商紧密合作来定义层叠的数目。应该采用阻抗控制工具为不同层生成目标阻抗范围,务必要考虑到制造商提供的制造允许误差和邻近布线的影响。在信号完整的理想情况下,所有高速节点应该布线在阻抗控制内层(例如带状线)。要使SI比较好并保持电路板去耦,就应该尽可能将接地层/电源层成对布放。如果只能有一对接地层/电源层,你就只有将就了。如果根本就没有电源层,根据定义你可能会遇到SI问题。你还可能遇到这样的情况,即在未定义信号的返回通路之前很难仿真或者仿真电路板的性能。
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。 常见的信号完整性测试常用的三种测试;
信号完整性改善方法:
-添加电源滤波电容和电源抗性;
-添加信号滤波器;
-减少线路长度;
-减少单板上的信号层间距离;
-加强屏蔽接地,减少电磁辐射干扰;
-使用差分信号传输,减少串扰。
综上所述,理解信号完整性的基础知识并掌握常用的测试方法,对于设计高速数字系统以及解决信号干扰和失真问题非常重要。
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。 信号完整性分析概论;设备信号完整性分析销售电话
克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性考虑的问题?陕西信号完整性分析
边沿时间会影响信号达到翻转门限电平的时间,并决定信号的带宽。
信号之间的偏移(Skew),指一组信号之间的时间偏差,主要是由于在信号之间传输路 径的延时(传输延迟)不同及一组信号的负载不同,以及信号的干扰(串扰)或者同步开关 噪声所造成信号上升下降时间(Rising and Falling Time)的变化等引起的在分析源同步信号时序时需要考虑信号之间的偏移,比如一组DDR数据走线和数据釆样时钟 之间的传输时延的偏差。
有效高低电平时间(High and Low Times),指信号保证为高或低电平有效的时间,如图 1-15所示。在分析信号时序时必须保证在接收端的数据/地址信号的有效高低电平时间能够满 足接收器件时钟信号判决所需要的建立保持时间的时序要求。 陕西信号完整性分析
1、设计前的准备工作在设计开始之前,必须先行思考并确定设计策略,这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择和电路板生产成本控制等工作。就SI而言,要预先进行调研以形成规划或者设计准则,从而确保设计结果不出现明显的SI问题、串扰或者时序问题。(微信:EDA设计智汇馆) 2、电路板的层叠某些项目组对PCB层数的确定有很大的自,而另外一些项目组却没有这种自,因此,了解你所处的位置很重要。其它的重要问题包括:预期的制造公差是多少?在电路板上预期的绝缘常数是多少?线宽和间距的允许误差是多少?接地层和信号层的厚度和间距的允许误差是多少?所有这些信息可以在预布线阶段使用。 克劳德高速数字信号测试实验室...