信号完整性测试信号完整性分析调试

时间：2025年01月15日来源：

信号完整性是指保证信号在传输路径中受到少的干扰和失真以及在接收端能够正确解码。在高速数字系统中，信号完整性是保证系统性能和可靠性的关键因素。本文将介绍信号完整性的基础知识。

1. 信号完整性相关参数：

-上升时间：信号从低电平变为高电平所需的时间；-下降时间：信号从高电平变为低电平所需的时间；-瞬态响应：信号从一种状态切换到另一种状态时的响应；-带宽：信号能够通过的频率范围；-截止频率：信号频率响应的边缘频率，信号经过该频率时会有很大的衰减；-抖动：时钟信号在传输路径中存在的时间偏差；-串扰：信号在传输路径中相互干扰的现象；-辐射干扰：高速电路产生的电磁辐射干扰其他电路的现象；信号完整性测试有波形测试、眼图测试、抖动测试；信号完整性测试信号完整性分析调试

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。信号完整性测试信号完整性分析调试克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性的测试方法、系统、装置及设备与流程；

从频域上看，判断是否是高速数字信号的准则不仅是信号的基础频率，还包括其高次波影响。对数字电路而言，边沿的速率是直观的因素之一。在工程上可以认为当信号边沿时间小于4〜6倍的互连传输时延时，应考虑信号完整性的行为。

从时域信号波形来看，我们可以看到后面研究的传输线的特征阻抗、反射、串扰及同步开关噪声等问题都是研究数字信号从0到1和从1到0跳变时的瞬态行为，其与边沿速率相关。

这是一个2MHz时钟信号传输的电路，由3807时钟驱动器输出（D41）,经过一段电路板走线（TL1）后接一个电阻（R113）,再经过一段电路板走线（TL2）连到接收端（D40）, 为什么3807的输出端要串联一个33。的电阻呢？

通过仿真我们可以看到没有这个电阻和有这个电阻接收到的信号的差别。

没有这个电阻时接收到的信号，如图1.8所示是有这个电阻时接收到的信号。可以看到当没有这个电阻时信号有很大的过冲和振铃产生，串联了这个电阻后问题有很大的好转。

3. 电路模型

模拟电路模型是描述数字信号传输途中信号失真的基本工具。简单的模拟电路模型是传输线，它描述了信号在电线上传输的过程中可能遇到的电路效应，包括电容、电感、电阻等。

4. 分析方法

对于信号完整性的分析，可以采用几种不同的方法来评估系统中信号的失真和其他问题。常用的方法包括传输线建模、频率响应分析和时钟失真分析。

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。什么时候需要考虑信号完整性问题呢？

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。信号完整性分析近端串扰与远端串扰问题?信号完整性测试信号完整性分析调试

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PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。

1、反射信号在传输线上传输时，当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时，信号会发生反射，使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲（Overshoot）是指信号跳变的个峰值（或谷值），它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应；下冲（Undershoot）是指信号跳变的下一个谷值（或峰值）。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏，下冲会降低噪声容限，振铃增加了信号稳定所需要的时间，从而影响到系统时序。

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