北京数字信号信号完整性分析

时间:2023年04月12日 来源:

信号完整性--系统化设计方法及案例分析

信号完整性是内嵌于PCB设计中的一项必备内容,无论高速板还是低速板或多或少都会涉及信号完整性问题。仿真或者guideline的确可以解决部分问题,但无法覆盖全部风险点,对高危风险点失去控制经常导致设计失败,保证设计成功需要系统化的设计方法。许多工程师对信号完整性知识有所了解,但干活时却无处着手。把信号完整性设计落到实处,也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系统化设计方法是于争博士多年工程设计中摸索总结出来的一套稳健高效的方法,让设计有章可循,快速提升工程师的设计能力。

信号完整性(SI)和电源完整性(PI)知识体系中重要的知识点,以及经常导致设计失败的隐藏的风险点。围绕这些知识点,通过一个个案例逐步展开系统化设计方法的理念、思路和具体操作方法。通过一个完整的案例展示对整个单板进行系统化信号完整性设计的执行步骤和操作方法。 提供完整信号完整性测试解决方案;北京数字信号信号完整性分析

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   一项是信号完整性测试,特别是对于高速信号,信号完整性测试尤为关键。完整性的测试手段种类繁多,有频域,也有时域的,还有一些综合性的手段,比如误码测试。不管是哪一种测试手段,都存在这样那样的局限性,它们都只是针对某些特定的场景或者应用而使用。只有选择合适测试方法,才可以更好地评估产品特性。下面是常用的一些测试方法和使用的仪器。(1)波形测试使用示波器进行波形测试,这是信号完整性测试中常用的评估方法。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。波形测试也要遵循一些要求,比如选择合适的示波器、测试探头以及制作好测试附件,才能够得到准确的信号。解决方案信号完整性分析系列高速数字信号测试实验室信号完整性技术指标;

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信号的能量大部分集中在信号带宽以下,意味着我们在考虑这个信号的传输效应时, 主要关注比较高频率可以到信号的带宽。

所以,假如在数字信号的传输过程中可以保证在信号的带宽(0.35亿)以下的频率分量(模 拟信号)经过互连路径的质量,则我们可以保证接收到比较完整的数字信号。

然而,我们会在下面看到在考虑信号完整性问题时由于传输路径阻抗不连续对信号的反 射,损耗随频率的增加而增加的特性等因素,这些频率分量在传输时会有畸变,从而造成接 收到的各个频率的分量叠加在时并不能完全保证复现原有的时域的数字信号。

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)。 什么是高速电路 高速电路信号完整性分析。

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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, 信号完整性分析建模。解决方案信号完整性分析系列

解决信号完整性衰减的问题?北京数字信号信号完整性分析

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。北京数字信号信号完整性分析

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