信号完整性分析
信号完整性分析与优化
信号完整性分析的方法
▪ 电磁场分析
1.电磁场分析是通过求解麦克斯韦方程组来分析信号在传输过程中的电磁场分布和 耦合情况。 2.电磁场分析方法可以评估信号的电磁辐射、串扰和电磁兼容性等参数，适用于分 析和优化高速数字系统和复杂电磁环境下的信号传输性能。 3.通过电磁场分析，可以优化系统的布局和布线设计，降低电磁干扰和提高信号的 传输质量。
▪ 时钟同步技术
1.时钟同步的重要性：时钟同步对保证系统稳定性和数据传输的准确性至关重要。 2.时钟同步的方法：通过采用全局时钟、分布式时钟等方式，可以实现时钟同步。 3.时钟同步的评估：需要通过测试和仿真来评估时钟同步的效果，确保系统性能得 到提升。
▪ 信号均衡技术
1.信号均衡的作用：信号均衡可以补偿信号传输过程中的损耗和失真，提高信号质 量。 2.信号均衡的方法：通过采用线性均衡器、非线性均衡器等措施，可以实现信号均 衡。 3.信号均衡的评估：需要通过测试和仿真来评估信号均衡的效果，确保系统性能得 到提升。
时钟完整性分析
▪ 时钟抖动的分析和优化
1.时钟抖动是衡量时钟信号稳定性的重要指标。 2.通过分析时钟抖动的来源，可以采取相应的优化措施。 3.采用先进的抖动测量和分析工具可以提高优化效率。
▪ 时钟完整性的验证和测试
1.时钟完整性的验证和测试是确保系统稳定工作的重要环节。 2.采用合适的测试方法和工具可以检测出潜在的时钟问题。 3.对测试结果进行详细的分析和解释，可以为优化设计提供有价值的参考。
信号完整性的基本概念
信号完整性问题的来源
1.信号完整性问题可能来源于系统硬件、软件和环境等多个方面。 2.硬件方面的来源包括传输线效应、电源噪声、接地问题等。 3.软件方面的来源包括算法缺陷、数据处理错误等。环境方面的来源包括温度、电磁干扰等。
信号完整性分析
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信号完整性分析在高速数字系统中 的应用
信号完整性分析在数字信号处理系 统中的应用
高速数字接口设计
应用场景：高速数字接口设计是信号完整性分析的重要应用场景之一
设计目标：保证信号传输的稳定性和可靠性
设计挑战：高速数字接口设计面临着信号传输速度、信号完整性、信号干扰等问题
建立信号完整 性分析的数学 模型
验证模型的准 确性和可靠性
优化模型，提 高分析结果的 准确性和可靠 性
仿真分析
仿真模型搭建：根 据实际电路搭建仿 真模型
仿真参数设置：设 置仿真参数，如频 率、阻抗等
仿真结果分析：分 析仿真结果，如信 号质量、时延等
仿真优化：根据仿 真结果进行优化， 如调整电路参数、 增加滤波器等
结果解读与优化建议
结果解读：根据分析结果，判断信号的完整性 优化建议：针对分析结果，提出针对性的优化方案 实施方案：根据优化建议，制定实施计划并执行 效果评估：对优化后的信号进行再次分析，评估优化效果
信号完整性分析的 应用场景
高速数字系统设计
信号完整性分析在数字电路设计中 的应用
信号完整性分析在数字通信系统中 的应用
信号完整性分析的 流程
确定分析目标
确定信号完整性分析的目标， 如提高信号传输质量、降低信 号干扰等
确定分析的范围，如系统级、 模块级、芯片级等
确定分析的指标，如信号传输 延迟、信号抖动、信号失真等
确定分析的方法，如仿真分析、 实验验证等
建立模型
确定信号完整 性分析的目标 和需求
收集和分析信 号完整性相关 的数据
添加副标题
信号完整性分析
汇报人：
信号完整性分析
信号：1.用声音、光线、标志等传送的约定通信符号。
一般用来指挥行动或指示目标，如口令、汽笛、红绿灯等。
2.利用电流或电压、无线电波等传送信息时，带有信息的电流或电压、无线电波等称为电信号，简称信号。
信号完整性分析：《信号完整性分析》是2005年04月电子工业出版社出版的图书，作者伯格丁。
内容简介：《信号完整性分析》作者以实践专家的视角提出了造成信号完整性问题的根源，特别给出了在设计前期阶段的问题解决方案。
《信号完整性分析》全面论述了信号完整性问题。
主要讲述了信号完整性和物理设计概论，带宽、电感和特性阻抗的实质含义，电阻、电容、电感和阻抗的相关分析，解决信号完整性问题的四个实用技术手段，物理互连设计对信号完整性的影响，数学推导背后隐藏的解决方案，以及改进信号完整性推荐的设计准则等。
该书与其他大多数同类书籍相比更强调直观理解、实用工具和工程实践。
它以入门式的切入方式，使得读者很容易认识到物理互连影响电气性能的实质，从而可以尽快掌握信号完整性设计技术。
译者序本书作者Eric Bogatin具有20多年从事信号完整性研究、进行互连设计和开展工程师培训的经验。
作者在书中以独特的工程视角和入门式的切入方式揭示了信号完整性问题的根源，帮助读者尽可能在电子设计的初期找到信号完整性问题的解决方案。
本书是他在信号完整性领域的一部力作，特色鲜明、可读性强，主要的读者对象是电子设计工程师。
当前，电子系统与电路全面进入1 GHz以上的高速高频设计领域。
在实现VLSI芯片、PCB和系统设计功能的前提下，具有性能属性的信号完整性问题已经成为电子设计的一个瓶颈。
国外在理论研究、工程实践和EDA软件方面都有很多建树。
前言通常，人们一提到印刷电路板（PCB）和IC封装设计，常常会想到电路设计、版图设计、CAD工具、热传导、机械工程和可靠性分析等。
现在，随着现代数字电子系统突破1 GHz的壁垒，PCB板级设计和IC封装设计必须都要考虑到信号完整性和电气性能问题。
学习入门-学习入门-Altium Designer第10章-信号完整性分析
10.1.4 串扰
串扰（Crosstalk）是没有电气连接的信号线之间的感应电压和 感应电流所导致的电磁耦合。“串扰”主要是源自两相邻导体之 间所形成的互感与互容。
Altium Designer 15系统可以提供具有较强功能的信号完整性 分析器，以及实用的SI专用工具，能够在软件上模拟出整个电 路板各个网络的工作情况，同时还提供了多种补偿方案，帮助 设计者优化自己的设计。
10.1.1 上升时间与带宽（频宽）
1. 上升时间 脉冲上升沿是指信
号由10%上升到最 大幅度的90%时所 需要的时间，称为
上升时间，用tr表
示。
图10.1.1 非理想的脉冲（数字）信号波形
2. 带宽（频宽）
对于高速数字电路，决定其所需之带宽（频宽）的是时钟脉冲信
号上升时间tr，而不是时钟脉冲信号的频率。对于频率相同的时 钟信号，如果它们的上升时间tr不同，所需电路的带宽（频宽）
也是不同的[24]。
带宽（频宽）与信号的上升时间tr有关。一个有价值的经验法则 ，信号的带宽（频宽）与上升时间tr的关系[51]可以用下式表示：
而对于一个刚刚进入高速数字电路设计领域的工程技术人员而 言，高速数字电路设计所涉及到的信号完整性（SI，Signal Integrity）、电源完整性（PI，Power Integrity）、电磁完整 性（EMI）的内容和问题实在太多，需要面对复杂的理论推导 、建模和仿真分析，以及名目繁多的高速现象，大量的、甚至 矛盾的经验法则和设计原则。一些软件如HSPICE、U1traCAD 、HyperLynx、ADS等，提供的信号完整性分析功能可以有效 的帮助设计者解决这方面的问题。
信号完整性分析
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信号完整性分析规则设置
1、激励信号规则(Signal Stimulus)规则
设置激励信号的种类，包括3种选项：“Constant Level”表示激励信号 为某个常数电平；“Single Pulse”表示激励信号为单脉冲信号； “Periodic Pulse”表示激励信号为周期性脉冲信号 设置激励信号的初始电 平，仅对“Single Pulse”和“Periodic Pulse”有效，设置初始 电平为低电平选择Low Level，设置初始电平 为高电平选择High Level。
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信号完整性分析规则设置
7、信号高电平(Signal Top Value)规则：信号高电 平定义了线路上信号在高电平状态下所允许的最小 稳定电压值，即信号上位值的最小电压，系统默认 单位是伏特。
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信号完整性分析规则设置
8、信号基值(Signal Base Value)规则：信号基值与 信号高电平是相对应的。它定义了线路上信号在低 电平状态下所允许的最大稳定电压值，也即信号的 最大基值，系统默认单位是伏特。
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常见的信号完整性问题
4、接地反弹
接地反弹是指由于电路中较大的电流涌动，在电源与 接地平面间产生大量噪声的现象。如大量芯片同步切 换时，会产生一个较大的瞬态电流从芯片与电流平面 间流过，芯片封装与电源间的寄生电感、电容和电阻 会引发电流噪声，使得零电位平面上产生较大的电压 波动(可能高达2V)，足以造成其他元件误动作。 由于接地平面的分割(分为数字接地、模拟接地和屏 蔽接地等)，可能引起数字信号传到模拟接地区域时， 会产生接地平面回流反弹。同样，电源平面分割也可 能出现类似危害。负载容性的增大、阻性的减少、寄 生参数的增大、切换速度的增高，以及同步切换数目 的增加，都可能导致接地反弹的增加。
信号完整性分析概论
11.总结
7.测量无源器件和互连线的电气特性的仪器一般有三种：阻抗分 析仪、网络分析仪和时域反射仪； 8.这些仪器对减小设计风险、提高建模仿真和仿真过程精度的可 信度起着重要作用： 9.理解这些时钟信号完整性问题可以得出消除这些问题的最重要 的方法： 信号质量——信号在经过整个互连线时所感受到的阻抗应相同； 串扰——保持线条见的间隔大于最小值，并使线条与非理想返回 路径的互感最小； 轨道塌陷——使电源/地路径的阻抗和I噪声最小； 电磁干扰——使带宽以及地阻抗最小，采取屏蔽措施。
良好的屏蔽来弥补； 4.I/O接头的阻抗，特别是返回路径连接件的阻抗，会严重影响能产生辐射电流的
噪声电压，使用低阻抗连接的屏蔽电缆线是减小EMI问题的有效办法。
3.信号完整性的两个重要推论
1.随着上升边的减小，这四种问题（网络的信号质量、串扰、轨道塌 陷噪声和电磁干扰）都会变更严重。
前面所有的信号完整性问题都是以电流或电压变化速度来衡量的， 通常指的是dI/dt或dV/dt，上升边越短意味着dI/dt或dV/dt就越大。
单一网络的信号质量与信号路径和返回路径的物理特征都有很大的关系 。主要的表现就是网络中信号传输路径的阻抗发生突变，减小阻抗突变问题 的方法是让整个网络中的信号所感受到的阻抗保持不变。
信号所感受到的阻抗发生变化的情况： 1.线宽变化； 2.层变化； 3.返回路径平面上的间隙； 4.接插件； 5.分支线、T型线和桩线； 6.网络末端。
2.四类特定噪声源
4.电磁干扰EMI
EMI是指电子产品工作会对周边的其他电子产品造成干扰，EMI问题随着时 钟频率的提高而解决难度加大。
电磁干扰问题三个方面：噪声源、辐射传播路径和天线。
最常见电磁干扰源： 1.一部分差分信号转换成共模信号，最终在外部的双绞电缆线上输出； 2.电路板上的地弹在外部单端屏蔽线上产生共模电流，附加的噪声可以由内部
芯片电路设计中的信号完整性分析与优化
芯片电路设计中的信号完整性分析与优化在现代科技的发展中，芯片电路设计是至关重要的一环。
而在芯片电路设计中，信号完整性是一个关键的问题。
它涉及到信号在芯片中的传输和接收过程中是否能够保持其原有的质量和准确性。
信号完整性的分析与优化是确保芯片电路性能稳定可靠的关键步骤。
一、信号完整性分析在芯片电路设计过程中，信号完整性分析是必不可少的一步。
它可以帮助设计师了解信号在芯片内部的传输过程中可能出现的问题，提前预防并解决这些问题。
信号完整性分析主要包括以下几个方面：1. 信号传输时延：信号在芯片内传输的时间延迟会对电路的性能产生影响。
通过分析信号传输时延，可以确定信号是否能够在预定时间内到达目标位置，从而保证芯片的正常工作。
2. 信号反射：信号在传输过程中遇到过渡边沿时会发生反射现象。
这种反射会导致信号波形不稳定，进而影响芯片的工作。
通过对信号反射的分析，可以确定是否需要进行阻抗匹配等优化措施，从而保证信号的完整性。
3. 信号串扰：当多条信号在芯片内同时进行传输时，它们之间可能会产生互相干扰的现象，将导致信号的失真和噪声增加。
信号串扰的分析可以帮助设计师选择适当的信号引脚布局和引脚排列方式，以降低信号串扰的影响。
二、信号完整性优化在进行信号完整性分析的基础上，设计师可以采取一系列措施来优化信号的完整性，保证芯片的正常工作和性能稳定：1. 电源噪声抑制：电源噪声是一个常见的信号完整性问题。
它会对芯片电路的稳定性和准确性产生不利影响。
设计师可以采用滤波器、瞬态电容和电磁屏蔽等方法来抑制电源噪声的干扰，提高信号的完整性。
2. 阻抗匹配：信号传输中的阻抗不匹配会导致信号反射和波形失真。
设计师可以通过调整电阻和电容的数值，优化电路的布局来实现阻抗匹配，从而降低信号反射的发生，提高信号的完整性。
3. 信号引脚布局优化：芯片上的信号引脚布局合理与否对信号完整性起着重要作用。
设计师可以通过良好的信号引脚布局来减少信号串扰、提高信号传输速率和降低功耗。
信号完整性分析
信号完整性的解决办法
• 普遍采用的方法是利用仿真技术，在产品设计的早期尽可 普遍采用的方法是利用仿真技术， 能发现并解决信号完整性问题，最大限度地降低产品成本， 能发现并解决信号完整性问题，最大限度地降低产品成本， 缩短研发周期 • 进行信号完整性分析的软件很多，如Cadence公司的 进行信号完整性分析的软件很多， Cadence公司的 Spectra Quest SI Expert集成设计分析软件，Mentor公 集成设计分析软件， 集成设计分析软件 公 司的电磁分析工具HyperLynx等 等 司的电磁分析工具 • DXP软件提供的信号完整性分析工具，不需要太多的传输 软件提供的信号完整性分析工具， 软件提供的信号完整性分析工具 线方面的专业知识
信号完整性分析
信号完整性及其产生原因
• 信号完整性 信号完整性(Signal Integrity)：信号沿导线传输后的质量 ： • 产生原因 – 高速、高密度芯片的大量使用 高速、 – 电路面积的减小，线间距减小 电路面积的减小， – 其它原因 • 多电压供电的芯片的使用 • 数模混和电路的设计 使电源之间的干扰不容忽视 数模混和电路的设计,使电源之间的干扰不容忽视 • PCB板的板材、信号源与负载间的互连拓扑结构 板的板材、 板的板材
信号完整性分析条件
• IC输出引脚 —— 所分析的网络中至少要包含一个IC芯片的 输出引脚 输出引脚 • 信号完整性模型的添加 —— 进行信号完整性分析之前必须 保证元器件的模型存在并且正确 • 电源网络 —— 通常至少要有电源和地两个基本供电网络 • 激励信号 • 信号完整性分析规则的设定 —— 在分析之前要对激励信号、 电源网络以及不希望出现的过冲、下冲等参数进行设置 • 层堆栈的设置 （电路板各层的摆放以及层与层之间填充的 介质、铜层的厚度等都会对信号完整性造成影响 ）
信号完整性分析
信号完整性分析《信号完整性分析》作者以实践专家的视角提出了造成信号完整性问题的根源，特别给出了在设计前期阶段的问题解决方案。
这是面向电子工业界的设计工程师和产品负责人的一本具有实用价值的参考书，其目的在于帮助他们在信号完整性问题出现之前能提前发现并及早加以解决，同时也可作为相关专业本科生及研究生的教学指导用书。
作品目录第1章信号完整性分析概论1.1 信号完整性的含义1.2 单一网络的信号质量1.3 串扰1.4 轨道塌陷噪声1.5 电磁干扰1.6 信号完整性的两个重要推论1.7 电子产品的趋势1.8 新设计方法学的必要性1.9 一种新的产品设计方法学1.10 仿真1.11 模型和建模1.12 通过计算创建电路模型1.13 三种测量技术1.14 测量的作用1.15 小结第2章时域与频域2.1 时域2.2 频域中的正弦波2.3 频域中解决问题的捷径2.4 正弦波特征2.5 傅里叶变换2.6 重复信号的频谱2.7 理想方波的频谱2.8 从频域到时域2.9 带宽对上升时间的影响2.10 带宽及上升时间2.11 “有效的”含义2.12 实际信号的带宽2.13 带宽和时钟频率2.14 测量的带宽2.15 模型的带宽2.16 互连线的带宽2.17 小结第3章阻抗和电气模型3.1 用阻抗描述信号完整性3.2 阻抗的含义3.3 实际和理想的电路元件3.4 时域中理想电阻的阻抗3.5 时域中理想电容的阻抗3.6 时域中理想电感的阻抗3.7 频域中的阻抗3.8 等效电气电路模型3.9 电路理论和SPICE3.10 建模简介3.11 小结第4章电阻的物理基础4.1 将物理设计转化为电气性能4.2 互连线电阻的最佳近似4.3 体电阻率4.4 单位长度电阻4.5 方块电阻4.6 小结第5章电容的物理基础5.1 电容中的电流流动5.2 球面电容5.3 平行板近似5.4 介电常数5.5 电源、地平面和去耦电容5.6 单位长度电容5.7 二维场求解器5.8 有效介电常数5.9 小结第6章电感的物理基础6.1 电感的含义6.2 电感定律之一:电流周围将形成闭合磁力线圈6.3 电感定律之二:电感是导体上流过单位安培电流时,导体周围磁力线圈的韦伯值6.4 自感和互感6.5 电感定律之三:当导体周围的磁力线圈匝数变化时,导体两端将产生感应电压6.6 局部电感6.7 有效电感、总电感或净电感及地弹6.8 回路自感和回路互感6.9 电源分布系统和回路电感6.10 单位面积的回路电感6.11 平面和过孔接触孔的回路电感6.12 具有出砂孔区域的平面回路电感……第7章传输线的物理基础第8章传输线与反射第9章有损线、上升边退化和材料特性第10章传输线的串扰第11章差分对与差分阻抗附录A 100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则附录B 100条估计信号完整性效应的经验法则附录C 参考文献附录D 术语表心得体会1.信号完整性分析概论1.1信号完整性的含义广义上来说，信号完整形式指，在高速产品设计中由互连线引起的所有的问题。
电子设计中的信号完整性分析
电子设计中的信号完整性分析在电子设计过程中，信号完整性分析是非常重要的一部分。
信号完整性是指在信号传输过程中保持信号的准确性、稳定性和可靠性，确保信号不会失真或受到干扰。
在现代高速电子设备和系统中，信号完整性分析变得尤为关键，因为高速信号传输会受到许多因素的影响，如信号衰减、延迟、串扰和反射等问题。
信号完整性分析最常见的方法之一是使用传输线理论。
在高速信号传输中，信号被视为在传输线上传输的电磁波，传输线上的阻抗、衰减、延迟等参数都会影响信号的传输质量。
因此，通过对传输线的参数进行建模和仿真，可以帮助设计工程师分析和优化信号的传输性能。
另外，时域分析和频域分析也是信号完整性分析的重要工具。
时域分析可以用来研究信号在时间轴上的波形变化，包括上升时间、下降时间、峰值电压等参数；而频域分析则可以用来研究信号在频率域上的频谱信息，包括频率响应、谐波失真等参数。
通过时域分析和频域分析，设计工程师可以更全面地了解信号的特性和传输过程中可能出现的问题。
除了传输线建模和时频域分析，设计工程师还可以通过仿真软件进行信号完整性分析。
仿真软件可以模拟不同信号在设计电路中的传输过程，帮助工程师快速找出潜在的问题并优化设计方案。
通过仿真软件，设计工程师可以对不同参数进行调整，如传输线长度、阻抗匹配、信号的波形和频谱，以达到最佳的信号完整性。
此外，设计工程师在进行信号完整性分析时还需要考虑一些其他因素，如接地设计、功率分配、EMI（电磁干扰）和ESD（静电放电）等。
这些因素都可能会对信号的传输过程造成影响，设计工程师需要综合考虑这些因素，以保证信号的可靠传输和稳定性。
总的来说，在电子设计中的信号完整性分析是保证高速电子系统可靠性和稳定性的关键步骤。
通过传输线建模、时频域分析、仿真软件以及综合考虑其他因素，设计工程师可以找出潜在的问题并优化设计方案，确保信号的准确传输和稳定性，从而提高电子系统的性能和可靠性。
通过不断学习和应用信号完整性分析的方法，设计工程师可以更好地应对日益复杂的电子系统设计挑战，推动电子科技的发展。
信号完整性分析
信号完整性是指在信号线上的信号质量。
当电路中信号能以要求的时序和电压幅度到达接收端时，该电路就有很好的信号完整性；当信号不能正常响应或者信号质量不能使系统长期稳定工作时，就出现了信号完整性问题。
板级信号完整性主要表现为延迟、反射、串扰、同步切换噪声、过冲和下冲、地弹、振铃和EMI(Electro Magnetic Interference)即电磁干扰等几方面。
延迟是指信号在PCB板上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。
信号的延迟会对系统的时序产生影响，过长的延迟可导致时序混乱，由于本系统采用多块电路板级联结构设计，信号在单块PCB上的延时可以忽略，但在板级间通过接插件的传输，尤其是顶层板到底层板的信号传输，需要通过中间两块板，信号的走线路程相对很长，时间的延迟不可忽略。
为此，系统选用性能良好尤其电气特性良好的接插件，同时考虑关键控制信号要尽可能减少传输路程，布局布线时优先考虑。
反射是在传输线上的回波，信号经过传输线将一部分功率传给负载的同时，由于阻抗不匹配，有一部分能量反射回源端。
如果阻抗匹配（源端阻抗、传输线阻抗与负载阻抗相等），信号全部传给负载，反射不会发生。
减小和消除反射的方法是根据传输线的特性阻抗在其发送端或接收端进行终端阻抗匹配，从而使源反射系数或负载反射系数为零。
具体做法是在靠近源端的地方串联进去一几十欧姆的电阻，该方法简单有效，消耗功率小。
串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生不期望的电压噪声干扰。
过大的串扰可能引发电路的误触发，导致系统无法正常工作。
串扰是由电磁耦合形成的，根据容性耦合和感性耦合的不同，产生的干扰有互容串扰和互感串扰。
互容串扰是信号线间的容性耦合，当信号线在一定长度上靠得比较近的时候就会发生，客服的方法有两种，适当减少两根走线间的并行距离和在两根走线间穿插地线。
互感串扰是由布线时产生的环路引起的，克服的办法是在布线时避免环路的出现。
信号完整性分析
一所要面临的问题二一些有用的常识三电感电容及电阻的基础以及要注意的问题四传输线的问题以及反射等问题五有损线的损耗六差分信号和查分对的问题一所要面临的问题一单一网络的信号完整性二两个或多个网络间的串扰三电源和地分配中的轨道塌陷四来自整个系统中的电磁干扰和辐射一个重要的概念1：带宽的问题（注释2）对任意一个非理想的方波信号而言（电子系统这种波形非常常见，比如系统的时钟），该信号均可认为是由同频率的基波信号和高次谐波叠加而成。
假设一个1GHz 的时钟它是有1G 的基波加3次谐波再加5次谐波再加7次谐波组成的。
那个这个时钟信号的带宽就是7G.如果加到31次谐波了，那么这个信号的带宽就是31G。
随着叠加的谐波数越多叠加后的信号就越接近完美的方波。
换句话说那就是10%到90%上升时间越小。
可见信号的上升时间决定了信号的带宽。
这样确定系统时钟的上升时间就非常重要了。
为什么上升时间会这么重要呢？下面举例说明：大多数电路板而言会采用FR4板材，FR4板并非理想的无耗板材。
损耗的机理有两种第一导体损耗，第二介质损耗。
比损耗更为严重的是损耗对不同频率信号的损耗是不同，因为在物理上这涉及到介质充放电过程的快慢以及带来的损耗。
对一个4英寸（4000mil）的FR4传输线而言，这样的导线对8GHz的信号损耗达到能量的50%或幅值的70%.试想如果用这样的线去传导一个带宽为9G的1GHz的方波会怎样？结果就是组成这个方波的信号中九次谐波分量被严重损耗，而其他谐波分量也将不同成度的损耗。
这就导致方波的上升沿退化，比如原来上升边是50ps变成了1.5ns。
如果传输的信号频率是10MHz影响不大。
如果传输信号是500M，（2ns的周期）这下麻烦就大了去了。
下面引入带宽和上升时间的关系这是一个近似的经验上的估计：对于10%到90%上升时间来讲关系为：BW=0.35/RT(RT为10%到90%上升时间)也有一些资料给的上升时间是20%-80%上升时间。
信号完整性分析
信号完整性分析信号完整性分析是一种信号传输效率的重要部分，尤其是在网络技术发展快速的今天，它越来越受到重视。
信号完整性分析是研究电气、电子、光学、磁学信号完整性状态的过程，可以帮助分辨信号的有效和无效，提高数据传输的可靠性，帮助解决科技发展中存在的一些技术问题。
信号完整性分析通常包括对信号传输效率的质量检测、时延检测和比特误码率检测三种检测项目。
首先，在信号传输效率的质量检测中，一般是检查传输信号的模拟量，电源和电场的强度等，以及收发端的工作状态等，其检测结果可以直接反映出信号传输效率的水平。
其次，在时延检测项目中，通常是检查收发端传输信号之间的时间差和时间关系，以及数据传输周期，其检测结果可以反映出网络中信号传输的延迟情况。
最后，在比特误码率检测项目中，一般是检查网络数据传输中比特误码率的情况，其检测结果可以反映出网络数据传输的质量情况，并帮助提高数据传输的可靠性。
为了实现信号完整性分析，一般常用的技术手段有时域反射技术、频域反射技术和时频域反射技术等。
时域反射技术是以时域为特征参数，使用特定的精密仪器测量信号传输状态，以判断电线是否损坏，其优点是可以在短信号情况下，迅速准确地判断出当前的信号状态，而且安全、快捷、经济。
频域反射技术是以频域为特征参数，使用专业的检测仪器，根据传输信号的频率和幅度，对网络的信号完整性进行检测，其优点是可以检测出高频信号的变化，并且可以迅速地检出信号是否受到破坏。
时频域反射技术是利用时间和频率域上的改变，以及信号传输过程中的调制参数等，进行信号完整性检测，其优点是能够在路径衰减和多径效应影响较大的情况下，也能获得准确的检测结果。
信号完整性分析在网络技术发展中，起到了重要的作用，它不仅有助于提高数据传输的稳定性和可靠性，而且可以帮助解决传输中的一些暂时性问题，让信号传输更加顺畅。
然而，在信号完整性分析领域，也存在一些需要完善的地方。
例如，由于信号的传输深度、速度等因素的影响，仍存在比特误码率较高的情况；此外，也存在着传输过程中存在延时的情况，因此，在信号完整性分析方面仍需要持续改进和完善技术。
信号完整性分析
信号完整性分析信号完整性分析是电路和系统设计中的一个重要方面，它是一种检测电路的可靠性的手段，可以帮助设计者发现潜在的问题，并在设计过程中提出优化建议。
信号完整性分析可以帮助确定信号的完整性，以及信号在整个电路和系统中是否能够按照设计要求传输。
信号完整性分析是一种新兴的分析技术，它可以在电路或系统设计中进行准确定量测量分析，以识别导致信号完整性问题的潜在因素。
在这种分析中，将占用电路元件名称、电特性、信号完整性参数等形成数据库，以预测整体系统的信号完整性。
信号完整性分析的主要内容包括信号传输，电源稳定性，系统集成和信号干扰。
在信号传输方面，主要考虑信号路径中阻抗不匹配、过载、相位差和调制等问题；电源稳定性方面，要考虑电路稳定性、电源类型和电压噪声等；系统集成方面，考虑的是两个系统的连接以及多种子系统之间的兼容性；信号干扰方面，要考虑的是环境中的干扰和其他系统的干扰。
有一些软件可用于对信号完整性进行分析，这些软件可以从电路参数和设计要求出发，根据用户定义的模型进行分析，从而决定电路是否能够满足信号完整性要求。
此外，信号完整性分析可以用于验证复杂系统的功能，确保系统符合设计要求。
它还可以用于设计高性能、低噪声的高精度性能电路，以及确定可靠性要求。
信号完整性分析是一项先进的数字设计技术，它可以帮助电路设计者们发现潜在的问题，分析信号传输过程中所发生的可能问题，从而为设计提供有效的指导。
它能够有助于提升电路设计的性能，帮助设计者更好地为用户提供优质的产品，从而提升市场竞争力。
因此，信号完整性分析是电路和系统设计中不可或缺的一部分，它可以有效帮助电路设计者识别可能存在的问题，并在设计过程中提供有效的指导，从而确保电路和系统能够满足用户的要求。
信号完整性分析
信号完整性分析信号完整性分析是一项重要的工程学领域，它涉及到信号传输的可靠性和准确性。
在信息传递的过程中，信号会受到各种干扰和衰减，因此确保信号的完整性对于正确地接收和解读信息至关重要。
本文将介绍信号完整性分析的基本概念、方法和应用。
信号完整性分析是一种通过模拟和仿真来评估信号传输过程中所遇到的问题和挑战的方法。
在进行信号完整性分析时，通常需要考虑传输线路的特性、干扰源、噪声和电磁兼容性等因素。
通过对这些因素进行建模和分析，可以预测信号的衰减、失真和延迟，进而优化信号传输系统的设计。
信号完整性分析的基本方法之一是建立传输线路的数学模型。
传输线路可以是电线、导线、电缆或光纤等，而其特性包括传输速度、电阻、电感和电容等。
通过将这些特性纳入传输线路模型，可以计算得到信号在传输过程中的衰减和失真情况。
另一种常用的信号完整性分析方法是时域和频域分析。
时域分析关注信号在时间轴上的变化情况，可用于研究信号的波形、幅度和时延等特性。
频域分析将信号转换为频率域，利用傅里叶变换等工具可以获取信号的频谱分布和频率响应等信息。
通过时域和频域分析，可以全面了解信号的特性，从而优化信号传输系统的设计和调整。
信号完整性分析在通信、电子、计算机和电路设计等领域都有广泛的应用。
在高速传输系统中，如高速网络、数据中心和处理器之间的连接，信号完整性分析能够帮助设计人员解决信号衰减、串扰和时钟抖动等问题，确保高频信号的准确传输。
在电子设备设计中，信号完整性分析可以评估电路板布局和信号线路的设计，提前发现信号干扰和时延问题，并进行相应的优化。
随着智能电子产品的发展和应用场景的增多，对于信号完整性分析的需求也越来越高。
例如，手机和平板电脑等移动设备需要在有限的传输资源下实现高速数据传输，而车载电子系统需要能够稳定传输大量的音视频数据。
在这些应用中，信号完整性分析为保证数据传输的稳定性和准确性提供了必要的技术支持。
总之，信号完整性分析在现代通信和电子领域中具有重要的地位和作用。
信号完整性的分析报告
信号完整性的分析报告关于信号完整性的分析报告篇一：信号完整性分析--信号反射信号沿传输线向前传播时，每时每刻都会感受到一个瞬态阻抗，这个阻抗可能是传输线本身的，也可能是中途或末端其他元件的。
对于信号来说，它不会区分到底是什么，信号所感受到的只有阻抗。
如果信号感受到的阻抗是恒定的，那么他就会正常向前传播，只要感受到的阻抗发生变化，不论是什么引起的（可能是中途遇到的电阻，电容，电感，过孔，PCB转角，接插件），信号都会发生反射。
那么有多少被反射回传输线的起点？衡量信号反射量的重要指标是反射系数，表示反射电压和原传输信号电压的比值。
反射系数定义为：ρ= Z2Z1。
其中：Z1为变化前的阻 Z2Z1抗，Z2为变化后的阻抗。
假设PCB线条的特性阻抗为50欧姆，传输过程中遇到一个100欧姆的贴片电阻，暂时不考虑寄生电容电感的影响，把电阻看成理想的纯电阻，那么反射系数为：ρ=100501，信号有1/3被反射回源端。
如果传输信号的电压是3.3V电压，100503 反射电压就是1.1V。
纯电阻性负载的反射是研究反射现象的基础，阻性负载的变化无非是以下四种情况：阻抗增加有限值、减小有限值、开路（阻抗变为无穷大）、短路（阻抗突然变为0）。
阻抗增加有限值：反射电压上面的例子已经计算过了。
这时，信号反射点处就会有两个电压成分，一部分是从源端传来的3.3V电压，另一部分是在反射电压1.1V，那么反射点处的电压为二者之和，即4.4V。
阻抗减小有限值：仍按上面的例子，PCB线条的特性阻抗为50欧姆，如果遇到的电阻是30欧姆，则反射系数为ρ=3050=-0.25，反射电压为3.3*（-0.25）V= -0.825V。
此时反射点电压为3.3V+3050（-0.825V）=2.475V。
开路：开路相当于阻抗无穷大，反射系数按公式计算为1。
即反射电压3.3V。
反射点处电压为6.6V。
可见，在这种极端情况下，反射点处电压翻倍了。
短路：短路时阻抗为0，电压一定为0。
信号完整性分析
信号完整性分析1、信号上升时间约是时钟周期的10%，即1/10x1/Fclock。
例如100MHZ使中的上升时间大约是1NS。
2、理想方波的N次谐波的振幅约是时钟电压副值的2/(N*pi)倍。
例如，1V时钟信号的第一次谐波幅度约为0.6V，第三次谐波的幅度约是0.2V。
3、信号的带宽和上升时间的关系为：BW=0.35/RT。
例如，如果上升时间是1NS，则带宽是350MHZ。
如果互连线的带宽是3GHZ，则它可传输的最短上升时间约为0.1NS。
4、如果不知道上升时间，可以认为信号带宽约是时钟频率的5倍。
5、LC电路的谐振频率是5GHZ/sqrt（LC），L的单位为N，C的单位为PF。
6、在400MHZ内，轴向引脚电阻可以看作理想电阻；在2GHZ内，SMT0603电阻可看作理想电阻。
7、轴向引脚电阻的ESL（引脚电阻）约为8NH，SMT电阻的ESL约是1.5NH。
8、直径为1MIL的近键合线的单位长度电阻约是1欧姆/IN。
注：in 是英制单位英寸的意思 1 in = 25.4 mm9、24AWG线的直径约是20MIL，电阻率约为25毫欧姆/FT。
注：在以太网和xDSL接入网设计中，经常会碰到诸如24AWG、26AWG等等表示电缆直径的方法。
其实AWG(American Wire Gauge)是美制电线标准的简称，AWG值是导线厚度（以英寸计）的函数.直径为24AWG，约为0.511mm=20mil10、1盎司铜线条的方块电阻率约是每方块0.5豪欧姆。
11、在10MHZ时，1盎司铜线条就开始具有趋肤效应。
12、直径为1IN球面的电容约是2PF。
13、硬币般大小的一对平行板，板间填充空气时，他们间的电容约为1PF。
14、当电容器两板间的距离与板子的宽度相当时，则边缘产生的电容与平行板形成的产生的电容相等。
例如，在估算线宽为10MIL、介质厚度为10MIL的微带线的平行板电容时，其估算值为1PF/IN，但实际的电容约是上述的两倍，也就是2PF/IN。
第八章 信号完整性分析
8.2 信号完整性分析规则设置
• • • • • • • • • • • 激励信号（Signal Stimulus）规则。 信号过冲的下降沿（Overshoot-Falling Edge）规则。 信号过冲的上升沿（Overshoot-Rising Edge）规则。 信号下冲的下降沿（Undershoot-Falling Edge）规则。 信号下冲的上升沿（Undershoot-Rising Edge）规则。 阻抗约束（Impedance）规则。 信号高电平（Signal Top Value）规则。 信号基值（Signal Base Value）规则。 飞升时间的上升沿（Flight Time-Rising Edge）规则。 飞升时间的下降沿（Flight Time-Falling Edge）规则。 上升边沿斜率（Slope-Rising Edge）规则。
第八章 信号完整ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分析
•知识重点
–信号完整性分析概念 –信号完整性分析规则 –信号完整性分析器
8.1 信号完整性分析概述
8.1.1 信号完整性分析的概念 • 传输延迟（Transmission Delay）。 • 串扰（Crosstalk）。 • 反射（Reflection）。 • 接地反弹（Ground Bounce）。
• 电源网络（Supply Nets）规则。
8.3 信号完整性分析器设置
• • • • • 1．Net（网络列表）栏 2．Status（状态）栏 3．Designator（标识符）栏 4．Termination（终端补偿）栏 5．Perform Sweep（执行扫描）复选框
8.1.2 信号完整性分析工具
• • • • • • • • • • • • • 设置简单，可以像在PCB编辑器中定义设计规则一样定义设计参数。 通过运行DRC，可以快速定位不符合设计需求的网络。 无需特殊的经验，可以从PCB中直接进行信号完整性分析。 提供快速的反射和串扰分析。 利用I/O缓冲器宏模型，无需额外的SPICE或模拟仿真知识。 信号完整性分析的结果采用示波器形式显示。 采用成熟的传输线特性计算和并发仿真算法。 用电阻和电容参数值对不同的终止策略进行假设分析，并可对逻辑块 进行快速替换。 提供IC模型库，包括校验模型。 宏模型逼近使得仿真更快、更精确。 自动模型连接。 支持I/O缓冲器模型的IBIS2工业标准子集。 利用信号完整性宏模型可以快速地自定义模型。
第9章-信号完整性分析
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9.4.1 信号完整性规则设置
•在PCB编辑环境下进行信号完整性规则的设置 在PCB编辑环境下，执行菜单命令【设计】／【规则】， 弹出【PCB规则和约束编辑器】对话框，并从该对话框中打 开【Signal Intergity】选项，如图9-13所示。在该【 Signal Intergity】选项中用户可以选择设置信号完整分 析所需要的规则。
图9-13 【PCB规则和约束编辑器】对话框
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在系统默认状态下，信号完整性分析规则没有定义。 当需要进行信号完整性分析时，可以将光标移到【 Signal Intergity】选项中的某一项上，单击鼠标右键 ，弹出快捷菜单，如图9-14所示，选中【新建规则】命 令，即可建立一个新的分析规则。然后双击建立的分析 规则，即可进入规则设计对话框。
本实例要求对“C:\Program Files Altium2004\Examples\Reference Design\4 Port Serial Interface\4 Port SerialInterface.PPJPCB” 添加信号完整性模型。
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9.4 信号完整性分析设定
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9.2 信号完整性分析注意事项
为了得到精确的分析结果，在进行信号完整性分析 前，需要注意以下几点: 设计文件 集成电路 电源网络 设定激励源 层堆栈设置正确 每个元器件的信号完整性模型必须正确。
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第9章 信号完整性分析
9.1
9.2
第7章 信号完整性分析.ppt
1）设置简便——就像在PCB编辑器中定义设计规则一样定义
《 电
设计参数(阻抗、上冲、下冲、斜率等)。
子
2）通过运行DRC，快速定位不符合设计需求的网络。
线
路
3）无需特殊经验要求，从PCB中直接进行信号完整性分析。
辅 助
4）提供快速的反射和串扰分析。
设 计
5）利用I／O缓冲器宏模型，无需额外的SPICE或模拟仿真知
电 子
一旦发现违规（violation），就会被标记出来（显示为
线 高亮度），提醒注意，同时如果PCB浏览管理器设为违
路
辅 规浏览模式，其中会显示违规的名称和具体内容。
助
设
实时检查并不是有多少规则，就检查多少项，而是
计 只检查设定项目，检查的项目可以调整，这种调整是通
Protel SE
过执行“Tools\Design Rule Check…”命令进行的，在 99 “Design Rule Check…”对话框的“On-Line”标签页中 》 完成。
辅
沿）”对话框，如图7-13所示。
助
设
计
Protel SE
99 》
第7章 信号完整性分析
六、信号基值(Base Value)
基值是信号在低状态时的稳定电压值，示意图见图7-14。该
《
规则定义了允许的最大的基值电压。在图7-3中选择第6项，即
电 子
Base Value项，单击“Add”按钮，弹出“Base Value”对话框，如
第7章 信号完整性分析
Protel 99 SE提供了多种设计规则，用户可对这些
《
设计规则进行重新定义。如图7-29所示。
电
子