100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则
高速电路设计信号完整性的一些基本概念
高速电路设计信号完整性的一些基本概念1、信号完整性（Signal Integrity）：就是指电路系统中信号的质量，如果在要求的时间内，信号能不失真地从源端传送到接收端，我们就称该信号是完整的。
2、传输线（Transmission Line）：由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线，我们称之为传输线，有时也被称为延迟线。
3、集总电路（Lumped circuit）：在一般的电路分析中，电路的所有参数，如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上，各个元件上，各点之间的信号是瞬间传递的，这种理想化的电路模型称为集总电路。
4、分布式系统(Distributed System)：实际的电路情况是各种参数分布于电路所在空间的各处，当这种分散性造成的信号延迟时间与信号本身的变化时间相比已不能忽略的时侯，整个信号通道是带有电阻、电容、电感的复杂网络，这就是一个典型的分布参数系统。
5、上升/下降时间（Rise/Fall Time）：信号从低电平跳变为高电平所需要的时间，通常是量度上升/下降沿在10%-90%电压幅值之间的持续时间，记为Tr。
6、截止频率（Knee Frequency）：这是表征数字电路中集中了大部分能量的频率范围（0.5/Tr），记为Fknee，一般认为超过这个频率的能量对数字信号的传输没有任何影响。
7、特征阻抗（Characteristic Impedance）：交流信号在传输线上传播中的每一步遇到不变的瞬间阻抗就被称为特征阻抗，也称为浪涌阻抗，记为Z0。
可以通过传输线上输入电压对输入电流的比率值(V/I)来表示。
8、传输延迟（Propagation delay）：指信号在传输线上的传播延时，与线长和信号传播速度有关，记为tPD。
9、微带线（Micro-Strip）：指只有一边存在参考平面的传输线。
10、带状线（Strip-Line）：指两边都有参考平面的传输线。
11、趋肤效应（Skin effect）：指当信号频率提高时，流动电荷会渐渐向传输线的边缘靠近，甚至中间将没有电流通过。
简述系统设计的原则
简述系统设计的原则系统设计的原则是指在设计系统时所遵循的一些基本原则，这些原则可以帮助我们设计出高效、可靠、易于维护的系统。
下面将从系统设计的可靠性、可扩展性、可维护性、可用性和安全性等方面来介绍系统设计的原则。
一、可靠性可靠性是指系统在长期运行过程中，能够保持稳定、可靠的运行状态。
在系统设计中，可靠性是非常重要的一个方面，因为系统的可靠性直接影响到用户的使用体验和系统的稳定性。
为了提高系统的可靠性，我们需要遵循以下原则：1.设计简单：系统设计应该尽可能简单，避免过于复杂的设计，因为复杂的设计容易出现问题，从而影响系统的可靠性。
2.模块化设计：系统应该采用模块化的设计，将系统拆分成多个模块，每个模块之间相互独立，这样可以降低系统出现故障的概率。
3.错误处理：系统应该具备良好的错误处理机制，能够及时发现和处理错误，避免错误的扩散和影响。
4.备份和恢复：系统应该具备备份和恢复机制，能够在系统出现故障时及时恢复数据和系统状态。
二、可扩展性可扩展性是指系统能够在不影响系统性能和稳定性的情况下，随着业务的增长而扩展。
在系统设计中，可扩展性也是非常重要的一个方面，因为随着业务的增长，系统需要不断地扩展，否则会影响系统的性能和稳定性。
为了提高系统的可扩展性，我们需要遵循以下原则：1.分布式设计：系统应该采用分布式的设计，将系统拆分成多个子系统，每个子系统之间相互独立，这样可以方便系统的扩展。
2.水平扩展：系统应该采用水平扩展的方式，即通过增加服务器的数量来扩展系统的性能，而不是通过增加单个服务器的性能来扩展系统的性能。
3.异步处理：系统应该采用异步处理的方式，将一些耗时的操作异步处理，避免阻塞系统的运行。
4.缓存设计：系统应该采用缓存设计，将一些常用的数据缓存到内存中，避免频繁地访问数据库，从而提高系统的性能。
三、可维护性可维护性是指系统能够方便地进行维护和升级。
在系统设计中，可维护性也是非常重要的一个方面，因为系统需要不断地进行维护和升级，否则会影响系统的稳定性和性能。
电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决
电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决引言：在现代电子设备中，信号完整性是一个至关重要的问题。
由于信号的传输速度越来越高，信号完整性问题变得尤为突出。
本文将分析信号完整性（Signal Integrity，简称SI）问题在电路设计中的重要性，并介绍一些常见的SI问题及其解决方法。
一、信号完整性的重要性信号完整性是指在信号传输过程中保持信号波形的准确性和完整性，确保信号的正确传递和解读。
如果信号受到干扰、衰减或失真，可能会导致数据的错误传输或丢失。
这对于各种电子设备，尤其是高速数据传输的系统来说，都是一项极其重要的考虑因素。
二、常见的SI问题1. 反射干扰反射干扰是信号在多个传输线之间传播时产生的一种干扰现象。
当信号到达传输线末端时，一部分信号能够反射回来，与输入信号相叠加，引起波形失真。
这种干扰主要由于阻抗不匹配引起。
2. 串扰干扰串扰干扰是指在多条相邻的传输线上，信号在传输过程中相互影响的现象。
这种干扰主要由于电磁场相互耦合引起，导致信号波形失真，降低信号质量。
3. 时钟抖动时钟抖动是指时钟信号在传输中出现的随机时移现象。
时钟抖动可能导致时序错误，使系统无法正确同步，进而影响整个系统的性能。
三、SI问题的解决方法1. 降低阻抗不匹配为了解决反射干扰问题，可以通过匹配传输线和负载的阻抗，减少信号反射。
采用合适的终端电阻，可以使信号在传输线上的反射最小化。
2. 优化布线方式在设计电路板布线时，应尽量避免传输线之间的相互干扰。
合理安排和分隔传输线的布局，使用屏蔽层和地平面层等技术手段，可有效减少串扰干扰。
3. 使用信号完整性分析工具借助信号完整性分析工具，可以模拟和分析信号在电路板上的传输过程，帮助发现潜在的SI问题。
通过调整设计参数，优化电路板布线，可以提前预防并解决SI问题。
4. 时钟校准技术对于时钟抖动问题，可以采用时钟校准技术来调整时钟信号的时序和相位。
通过使用高精度的时钟源和时钟校准电路，可以有效减少时钟抖动带来的问题。
第二讲——信号完整性
高速数字电路的特征（续4）
图中表示用傅立叶展开式来拟合方波的情况。当用5阶波形叠加时，其 信号与原方波还有明显的差别；若用10阶波形叠加时，则与原方波相பைடு நூலகம்差无几；若再用20阶的波形叠加的话，其改善程度已经不明显。所以 对方波信号的分析一般到10倍 f。（f。为方波的基频）即可。
信号分类
单端信号 差分信号 一次开关（Incident switching） 反射开关（Reflected switching）
一般IC对于过冲的高度和宽度的容忍度都有指标。因为过冲会使IC内部的ESD防护 二极管导通，通常电流有100mA左右。信号长期的过冲会使IC器件降质，并是电 源噪声和EMI的来源之一。
2. 振铃（Ringing/Ring Back） 振铃会使信号的threshold域值模糊，而且容易引起EMI。
3. 非单调性(Non-monotonic) 电平上升过程中的平台会产生非单调性，这有可能对电路有危害，特别是针对异步 信号如：Reset、Clock等会有影响。
2. 上升/下降沿时间 信号是否被看作为高速信号，和信号的周期关系不大。只要信号的 上升沿或下降沿很陡，它都有可能是高速信号。当然如果信号的周 期较短，其上升下降沿必然很陡，当然也就是高速信号了。
高速电路设计中信号完整性分析
高速电路设计中信号完整性高分析由于系统时钟频率和上升时间的增长，信号完整性设计变得越来越重要。
不幸的是，绝大多数数字电路设计者并没意识到信号完整性问题的重要性，或者是直到设计的最后阶段才初步认识到。
本篇介绍了高速数字硬件电路设计中信号完整性在通常设计的影响。
这包括特征阻抗控制、终端匹配、电源和地平面、信号布线和串扰等问题。
掌握这些知识，对一个数字电路设计者而言，可以在电路设计的早期，就注意到潜在可能的信号完整性问题，还可以帮助设计则在设计中尽量避免信号完整性对设计性能的影响。
尽管，信号完整性一直以来都是硬件工程师必备的设计经验中的一项，但是在数字电路设计中长期被忽略。
在低速逻辑电路设计时代，由于信号完整性相关的问题很少出现，因此对信号完整性的考虑本认为是浪费效率。
然而近几年随着时钟率和上升时间的增长，信号完整性分析的必要性和设计也在增长。
不幸的是，大多数设计者并没有注意到，而仍然在设计中很少去考虑信号完整性的问题。
现代数字电路可以高达GHz 频率并且上升时间在50ps以内。
在这样的速率下，在PCB设计走线上的疏忽即使是一个英尺，而由此造成的电压、时延和接口问题将不仅仅局限在这一根线上，还将会影响的全板及相邻的板。
这个问题在混合电路中尤为严重。
例如，考虑到在一个系统中有高性能的ADC 到数字化接收模拟信号。
散布在ADC器件的数字输出端口上的能量可能很容易就达到130dB（10，000，000，000，000 倍）比模拟输入端口。
在ADC数字端口上的任何噪声。
设计中的信号完整性并不是什么神秘莫测的过程。
对于在设计的早期意识到可能潜在的问题是很关键的，同时可以有效避免由此在后期造成的问题。
本篇讨论了一些关键的信号完整性挑战及处理他们的方法。
确保信号完整性：1、隔离一块PCB板上的元器件有各种各样的边值（edge rates）和各种噪声差异。
对改善SI最直接的方式就是依据器件的边值和灵敏度，通过PCB板上元器件的物理隔离来实现。
信号完整性工程设计原理
SI设计是系统工程
解决一个问题需要多种措施相互辅佐，共同作用 解决一个问题可能恶化其他问题 一套好的SI设计规则就象一个好的中医药方
直觉 理性的艺术
SI设计是平衡的艺术
平衡各种解决措施的冲突，平衡性能与成本 最终的技术指标不能动摇，各个措施要有弹性
基础理论为“本”，工程解决方法为“标”。 固本培元，标本兼治。
电源噪声 信号回流路径 不同频率成 分影响不同
各个频率分量的反射
工程直通车
为什么串联端接阻值影响信号延迟？如何理解这种现象？
工程直通车
通道的优化：仅关注带宽内的频率？
Tr 35 ps BW 0.35 Tr 10GHz Bitrate 10Gbps FFE=9dB
Z out
变化的电磁场引起的
I
信号路径
参考路径
电压：浪头般前进，斜坡占据一定空间跨度。
电路角度
电容 互感
如何理解电容、电感参数？ 电流两个方向：电流环路方向、电流传播方向，相互独立。
SI设计的特点
SI设计是个性化的
每个工程都不同，对症下药，没有包治百病的药方
基础的重要性
应急式的解决方法导致支离破碎的知识，似是而非。 长期无法入门 没有基础，无法预判可能的风险 没有基础， SI仿真会变成盲目的试验 没有基础，无法正确解读结果 没有基础，无法进行综合权衡 没有基础，找不到解决措施
SI设计的误区 NO.2
没有针对性，不分轻重 电平？边沿？ 前仿仿什么？ 后仿仿那些？ 问题怎么解决？ 一种常见错误观点： 种常见错误观点： 无论是什么电路板，只要把能想到的全做了，就不会有问题？
PCB设计解决信号完整性SI问题的几种方法介绍
PCB设计解决信号完整性SI问题的几种方法介绍简介：信号完整性（SI）问题解决得越早，设计的效率就越高，从而可避免在PCB设计完成之后才增加端接器件，本文主要介绍了几种解决信号完整性（SI）问题的方法。
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。
2 电路板的层叠某些项目组对PCB层数的确定有很大的自主权，而另外一些项目组却没有这种自主权，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。
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，这将会极大地约束最终层叠的数目。
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最佳并保持电路板去耦，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。
信号完整性总结
2.信号完整性问题一般分为四种：单一网络的信号质量、相邻网络间的串扰、轨道塌陷和电磁干扰。
6.使用三种级别的分析来计算电气效应——经验法则、解析近似和数值仿真工具，这些分析可以应用于建模和仿真。
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、时域反射计。
这些仪器对减小设计风险、提高建模和仿真过程精度的可信度起着重要作用。
8.四种信号完整性问题的一般解决方法，信号质量（设计原则）：信号在经过整个互连线时所感受到的阻抗应相同。
串扰：保持线条间的间隔大于最小值，并使线条与非理想返回路径间的互感最小。
轨道塌陷：使电源/地路径的阻抗和电流噪声最小。
电磁干扰：使带宽以及地阻抗最小，采取屏蔽措施。
4. 数字信号的上升时间通常是从终值的10%到90%的时间。
5. 正弦波是频域中惟一存在的波形。
6. 傅里叶变换是将时域波形变换成由其正弦波频率分量组成的频谱。
7. 理想方波的频谱的幅度以速率1/f下降。
8. 去掉方波中的较高频率分量，上升时间就会增加。
9. 与同频率理想方波的同次谐波相比，一般信号的带宽是指“有效”的最高正弦波频率分量。
10. 信号带宽是0.35/(信号的上升时间)，一个经验公式。
12. 测量带宽是指有良好精度时的最高正弦波频率。
13. 模型的带宽是指采用该模型描述后的预测值与互连线的实测性能能很好吻合时的最高正弦波频率。
14. 互连线带宽是指互连线传输性能满足指标时的最高正弦波频率。
15. 互连线3dB带宽指的是信号衰减小于—3dB时的正弦波频率。
1.阻抗是一个描述所有信号完整性问题及解决方法的很有效的概念。
2.阻抗描述了互连线或元件中电压和电流的。
从根本上说，它是器件两端的电压与流经器件的电流之比。
3.不要把构成实际硬件的真实电路元件相混淆，理想电路元件是对真实世界的近似数学描述。
6.虽然阻抗的定义在时域和频域中是相同的，但是在频域中总结电容电感的描述方法则更简单更容易。
TRIZ的九大经典理论体系
TRIZ的九大经典理论体系TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。
经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系。
TRIZ解决问题过程中，将问题的通解具体化是一个难点，这需要有深厚的领域背景知识。
TRIZ理论认为，一个成功的设计可由如下公式描述：S=Pc×Pkn×(1+M)×(1+T)其中：S——成功的设计；Pc——个人解决问题的能力；Pkn——领域知识的水平与经验；M——TRIZ方法论与哲学思想的运用；T——TRIZ工具的运用。
在公式中，Pc和Pkn 都与领域知识有关。
因此，尽管TRIZ理论的创始人阿奇舒勒否认了经验知识在TRIZ 理论中的重要性，但从上述公式可以看出经验知识依然对TRIZ理论的应用构成了重要的支持。
所以，在TRIZ 理论中融入经验思维模式，应是TRIZ理论在应用中的一个发展方向。
(一)TRIZ的技术系统八大进化法则。
阿奇舒勒的技术系统进化论可与达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，称为三大进化论。
TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。
技术系统的这八大进化法则可应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。
它可用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。
(二)最终理想解(IFR)。
TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解(ideal final result，IFR)，以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率。
信号完整性培训
tr
tf
上冲又被称为过冲。顾名思义，它指的是沿着信号边沿的跳变方向，信号波形中超出稳定的“1”或 “0”状态电平的部分。 对于上升沿，这应是从“0”到“1”的跳变，在高电平处高于逻辑电平“1” 稳定电压值的部分。 对于下降沿，这应是从“1”到“0”的跳变，在低电平处低于逻辑电平“0” 电压稳定值的部分。
NM H VOH min VIH min NM L VIL max VOL max
这里有两个噪声容限定义：NMH表示高电平状态时的噪声容限, NML表示低电平状态时 的噪声容限。
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二. 信号完整性
信号完整性讨论是为了确保可信的高速数据传输。在高速数字系统设计时，人们经 常会问到这样的问题：传输到目的地的信号是否如同人们所预期的那样？或者说：当信 号到达时是否处于良好的状态？ 信号完整性涉及到两个方面：信号波形的完整性和时序的完整性。 信号波形的完整性：
集总模型 直流模型
4.直流系统
最后，当电路进入“直流模型”的环 境时，只需一个电阻或者一个零延迟时间 的导线就足以代表电磁波的性能。
2. 一个频率为 1012 的正弦波 信号周期为1ps，数字电路根本无法响应这个频率的信号。 一些电路参数发生变化。如地线的电阻由于趋肤效应由0.01 （1KHz）变为1，并且还获得50的感应电抗。
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到底多高的频率 会影响到高速数字 电路的设计呢
？
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中国科大 快电子学 安琪
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要点
在高速数字系统设计时，实际的数字波形必须考虑。既：要保持 信号的完整性。 信号完整性涉及到两个方面：波形完整性和时序完整性。 波形完整性要素：
系统设计的原则
系统设计的原则
当今世界，系统设计是一种越来越重要的工具，它可以帮助人们更好地理解和控制自己的工作环境。
系统设计的原则是一组规则，专业人士可以利用它们来更准确地构建适当和有效的系统。
这些原则主要用于构建和维护系统，以满足企业的设计要求。
它们可以帮助企业确定最佳的系统设计，以最小的风险和成本来获得最佳的结果。
这些原则通常包括：
1. 简约原则：最小化系统的复杂性和成本，使其尽可能简单。
2. 可扩展性原则：使系统能够有效地扩展，以满足未来可能出现的需求。
3. 可迁移原则：使系统能够轻松地迁移到新的硬件或软件平台，以满足企业的变化。
4. 可维护性原则：使系统能够有效地维护，以提高可靠性和可用性。
5. 可用性原则：使系统能够符合用户的需求，以满足其最终的需求。
6. 安全性原则：使系统能够有效地保护敏感信息，并确保系统的安全性和可靠性。
7. 灵活性原则：使系统能够有效地应对可能出现的变化，以满足日益增长的需求。
这些原则可以帮助企业更有效地构建和维护系统，以满足其设计要求。
它们通过提供系统的最佳设计，使企业能够更好地控制系统的开发过程，并最大限度地发挥系统的性能。
这些原则的使用可以帮助企业实现其系统设计目标，更好地满足用户的需求。
设计解决方案的五项基本原则
设计解决方案的五项基本原则设计解决方案在各个领域中起到至关重要的作用。
无论是建筑、工业、软件还是商业，一个优秀的解决方案能够提供最合理、高效的解决方案，从而解决问题并满足需求。
在设计解决方案的过程中，有五项基本原则需要遵循，它们分别是：简单性、可扩展性、可靠性、灵活性和可维护性。
本文将详细探讨每个原则以及其在设计解决方案中的应用。
首先，简单性是设计解决方案的基本原则之一。
简单性意味着设计应该尽量简洁、明了，避免过度复杂和多余的功能。
简单的设计易于理解和使用，减少出错的可能性。
例如，在软件开发过程中，一个简单的用户界面能使用户快速上手并提高效率。
简单性还有助于提高系统的性能，并减少资源的消耗。
其次，可扩展性是设计解决方案的重要原则。
可扩展性指的是设计应该能够方便地扩展和适应变化的需求。
在现实生活中，环境和需求经常发生变化，一个具有可扩展性的解决方案能够满足这些变化，并且在不进行大规模修改的情况下支持未来的需求。
例如，在建筑设计中，一个模块化的设计能够轻松地进行扩展和改进，适应不同的用途和功能。
第三，可靠性是设计解决方案的关键原则之一。
可靠性意味着设计应该具备高度的稳定性和可预测性。
一个可靠的解决方案能够在面对各种异常情况时保持正常运行，并且具有较低的错误率。
在工业生产中，一个可靠的生产线能够持续稳定地运作，减少无效的停机时间和资源浪费。
可靠性还能够提高用户对解决方案的信任度，增加用户忠诚度。
然后，灵活性是设计解决方案的基本原则之一。
灵活性是指设计应该能够适应多种不同的需求和场景。
在不同的环境和需求下，一个灵活的解决方案能够提供定制的功能和选项，以满足用户的特殊需求。
在软件设计中，一个灵活的系统能够根据用户的个性化需求进行定制，并且支持插件和扩展功能，以便用户根据自己的需求进行配置和使用。
最后，可维护性是设计解决方案的重要原则之一。
可维护性是指设计应该具备方便维护和管理的特性。
一个可维护的解决方案能够轻松进行更新、修复和改进，无需大规模的重构或重建。
设计的125条通用法则
设计的125条通用法则以下是我为您设计的125条通用法则，每个法则有些许解释。
希望这些法则能帮助您在各种情况下做出明智的决策。
1.温和地对待他人，以获得更好的回应。
2.不要在愤怒或激动时做出决策，先冷静下来。
3.勇敢地追求你的梦想，不要让恐惧控制你的行动。
4.学会倾听他人，尊重他们的观点。
5.善待自己，照顾好自己的身心健康。
6.绝不停止学习，保持求知欲。
7.永远保持乐观的态度，即使面临挑战。
8.与积极的人为伍，拥有积极的环境。
9.设定清晰、具体、实现可能的目标。
10.善用时间，有效地管理自己的时间。
11.决不放弃，无论面对多大的艰难与困苦。
12.明确你的价值观和原则，并坚守。
13.尊重他人的隐私和个人空间。
14.不要批评他人，而是给予建设性的反馈。
15.永远对他人展示诚实和诚信。
16.具备适应力，灵活应对各种环境。
17.接受失败，从中学习，并向前行进。
18.善于合作与团队工作，不仅追求个人成功。
19.学会忍耐，不要轻易放弃。
20.善于表达自己，有效地传达信息。
21.不断努力提升自己的技能与知识。
22.尽力帮助他人，回馈社会。
23.表达感激之情，给予他人肯定。
24.熟练掌握良好的沟通技巧。
25.保持谦虚，不自负。
26.遵守交通规则与法律法规。
27.尽可能减少对环境的负面影响。
28.尊重异性，并与他们平等相待。
29.避免无谓的争吵与争执。
30.保持对风险和不确定性的适当警惕。
31.学会从他人的错误中吸取教训。
32.学习并掌握有效的问题解决技巧。
33.保持冷静与耐心，不冲动行事。
34.珍惜每一天，感激生命中的美好时刻。
35.不要轻信谣言和无验证的消息。
36.学会妥协，寻求共赢的解决方案。
37.保持积极的身材和健康的生活方式。
38.培养良好的人际关系和社交技巧。
39.把困难看作是成长的机会。
40.适当地调整与改变计划。
41.克制自己的冲动，冷静思考。
42.努力处理和解决冲突。
43.考虑到长期利益，不只关注眼前利益。
印制电路板通用设计规范
印制电路板通用设计规范PCB设计是电子产品开发中不可忽视的一环，一个优秀的PCB设计能够保证电子产品的性能和可靠性。
而通用的设计规范是确保PCB设计符合工业标准和最佳实践的关键。
1.PCB尺寸和布局PCB的尺寸和布局应该根据电子产品的需求进行设计。
重要的是要确保所有的电子元件能够被放置在合适的位置，并且不会相互干扰。
同时，还要考虑到PCB的制造成本和装配工艺的限制。
2.PCB层叠结构在设计PCB时，应该考虑使用多层PCB结构来提高设计的灵活性和性能。
一般来说，4层或者6层的PCB结构都是比较常见的选择。
通过合理的层叠，可以减小信号传输的干扰，提高系统的稳定性。
3.电源和地面设计良好的电源和地面设计是确保电子产品正常工作的重要因素。
电源和地面平面应该尽量铺设在PCB的内层，并且在PCB上设置合适的分离电容和滤波电路，以降低电源噪声和电磁干扰。
4.信号完整性在PCB设计中，需要考虑信号的完整性，以保证信号传输的稳定性和准确性。
这包括对信号线的走线规划、阻抗匹配和信号噪声的控制等。
同时，需要注意信号线的长度和走线的路径，以最大限度地减小信号的损耗和延迟。
5.热管理电子产品中的元件在工作过程中会产生热量，不良的热管理可能会导致元件温度过高，降低产品的寿命和性能。
因此，在PCB设计中，需要考虑合理的散热设计，包括散热铺铜、散热孔和散热片等。
6.设计规则检查和设计验证在PCB设计的过程中，需要进行设计规则检查和设计验证，以确保设计符合工业标准和最佳实践。
设计规则检查可以帮助发现可能存在的问题，如走线间距过小、线宽过窄等。
而设计验证则是通过原型验证来确保设计的可行性和稳定性。
7.PCB材料选择PCB材料的选择对于PCB的性能和可靠性至关重要。
一般来说，FR-4材料是常用的PCB基材，具有良好的机械强度和电气性能。
此外，还需要根据具体需求选择合适的衬底材料和覆铜厚度。
总结起来，通用的PCB设计规范包括PCB尺寸和布局、层叠结构、电源和地面设计、信号完整性、热管理、设计规则检查和设计验证以及PCB材料选择等方面。
信号完整性的讲义
1、信号完整性的含义................................................................................................................ - 1 -2、一种新的产品设计方法学.................................................................................................... - 2 -3、测量的作用 ........................................................................................................................... - 3 -4、带宽和上升时间的关系........................................................................................................ - 3 -5、用阻抗描述信号完整性........................................................................................................ - 4 -6、方块电阻 ............................................................................................................................... - 4 -7、去耦电容 ............................................................................................................................... - 4 -8、单位长度电容 ....................................................................................................................... - 4 -9、电源分布系统和回路电感.................................................................................................... - 5 -10、信号 ..................................................................................................................................... - 5 -11、传输线的阻抗...................................................................................................................... - 5 -12、信号的返回路径.................................................................................................................. - 7 -13、地弹噪声 ............................................................................................................................. - 7 -14、特性阻抗与频率的关系...................................................................................................... - 7 -15、信号的反射 ......................................................................................................................... - 8 -16、传输线的串扰...................................................................................................................... - 8 -17、近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)............................................................................... - 8 -18、近端串扰 ............................................................................................................................. - 9 -19、远端串扰 ............................................................................................................................. - 9 -20、减小远端串扰的原则：.................................................................................................... - 10 -21、串扰和时序 ....................................................................................................................... - 11 -22、开关噪声 ........................................................................................................................... - 11 -关于信号完整性1、信号完整性的含义信号完整性是指在高速产品中由互连线引起的所有问题。
信号完整性测试介绍
信号完整性测试介绍目录CONTENTS 1•信号完整性SI2•信号完整性测试内容3•信号完整性测试条件•信号完整性测试标准45•信号完整性问题总结一、信号完整性SI信号完整性SI（Signal Integrity)：是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。
如果电路系统中信号能够以要求的时序，持续时间和电压幅度到达IC，则该电路系统具有较好的信号完整性。
反之，当传输的信号不能被IC正常响应时，就出现了信号完整性问题。
SI解决的是信号传输过程中的质量问题，尤其是在高速领域，数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键。
理想数字信号波形实际数字信号波形（模拟量）SI 解决的问题 反射串扰过冲振铃地弹 时序 EMC在数字电路系统中，信号以逻辑“0”或“1”的方式从一个器件传输到另外一个器件，信号到底是“0”还是“1”，一般来说它们都是有一个参考电平。
在接收端的输入门里面，如果信号的电压超过高电平参考电压Vih，则该信号被识别为高逻辑；如果信号的电压低于低电平的参考电压Vil，则该信号就被识别为低逻辑。
如下图所示为一个理想信号经传输线后的接收端实际接收的信号理想数字信号接收端实际数字信号问题图形原因分析备注电平没有到达逻辑电平负载过重传输线过长电平不匹配驱动速度慢上冲/下冲高速、大电流驱动阻抗未匹配电感量过大其它相邻信号串扰典型的信号完整性问题及其产生的原因分析问题图形原因分析备注振铃（不单调）电感量过大阻抗不匹配延时错误负载过重传输线过长驱动速度慢二、信号完整性测试内容1 信号（SI）测试内容2 电源（SI）测试内容三、信号完整性测试条件1 单板/系统工作条件单板/系统工作在室温条件（20℃~27℃）单板/系统要可靠接地单板/系统上电正常工作，各模块工作均正常，30分钟后再开始测试单板/系统在轻载及满载情况下均应测试单板/系统电源稳定在额定电压±3%范围内2 测试人员要求<1>.熟悉逻辑电平及信号时序的基本知识，熟练掌握示波器及万用表的使用方法；<2>对单板/系统电路原理有深刻的认识，对信号分类及信号的流向有清楚认识，了解单板/系统上器件的工作原理、工作速度及工作电平；<3>.测试人员在测试操作仪器时必须穿戴防静电服、静电鞋和防静电帽；<4>.在用手持握被测电路板时必须戴防静电手套；<5>.测试人员在不同仪器时必须要按照仪器的具体要求来操作。
高速串行信号设计
高速串行信号设计传统的并行总线（如PCI）遭遇IO传输性能提升的发展瓶颈。
PCI 33M，PCI 66M，PCI-X 66M，PCI-X 133M，PCI-X266M，PCI-X533M实现越来越复杂，系统可互连的最大设备数越来越少高速串行信号的优势：连接线大大减少，更容易实现；采用自同步方式，大大简化时序设计；点对点架构，互连设备数更多。
采用高速串行信号的互连标准有：PCI Express，Gigabit Ethernet，XAUI，CPRI，FC，Serial RapidIO。
本文从硬件开发的三个阶段对高速串行设计所涉及的问题进行归纳1．正确的电路设计——基本要求2．PCB设计时对信号完整性的控制——尽量做到最优3．对链路进行预加重、均衡控制——可实现性能大幅提升1 正确的电路设计1.1收发器电路结构高速串行信号基本上都采用了差分形式。
一个差分对可传输一个发送信号或一个接收信号，一个发送端口（或接收端口）也可以有多个差分对组成，通常是4、8、16、、以提高整体带宽。
高速串行信号在芯片接口上都采用一种SERDES方式（串行解串化处理）。
串行化了的差分信号可以由不同的收发器电路结构来驱动，收发电路的电气标准一般有以下三种——低电压差分信号（LVDS）、低电压伪射级耦合逻辑(LVPECL)和电流模式逻辑(CML)。
输出结构输入结构对高速信号进行各种控制措施的目的——使接收信号落在它们各自允许的范围内。
*表格来源：National公司LVDS用户手册上面表格里列的最高数据率可能与其它资料上写的不一致。
各种差分技术可实现的最高传输速率以及最远传输距离由多方面因素综合决定。
譬如采用预加重和均衡技术可极大提高信号质量，因此能传输更高速率。
如采用了预加重和均衡技术的LVDS比普通的LVDS能传输距离更长，或速率更高。
CML与LVPECL目前无工业标准，因此不同芯片的输出摆幅范围会不同，接收输入范围也会有差异，需要查看数据手册。
系统原理应该遵循的原则
系统原理应该遵循的原则
在设计系统原理时，有一些重要的原则需要遵循，这些原则对于确保系统的高
效性、可靠性和安全性至关重要。
下面将介绍几个系统原理应该遵循的重要原则。
1. 简单性原则
系统设计应该遵循简单性原则，即尽量设计简单而不失效率的系统原理。
简单
的系统更易于理解、维护和调试，同时也减少了出错的可能性。
简单系统也更容易满足性能需求，避免过度复杂的设计。
2. 一致性原则
系统原理应该保持一致性，以确保系统的可靠性。
一致性包括对系统各个部分
的参数、接口和逻辑规则的保持一致。
一致性可以降低系统的复杂性，提高系统的可维护性。
3. 可扩展性原则
系统原理应该具有良好的可扩展性，能够根据需求灵活扩展系统的功能和规模。
可扩展性确保系统能够适应变化的需求和增长的数据量，避免系统过早陷入性能瓶颈。
4. 安全性原则
系统原理应该遵循安全性原则，确保系统在设计和实施过程中考虑到安全风险，并采取相应的防范措施。
安全性原则包括数据加密、访问控制、漏洞修复等措施，以保护系统的机密性和完整性。
5. 效率原则
系统原理应该具有高效性，以确保系统能够在有限的资源下实现最佳性能。
高
效性原则包括对系统资源的合理利用、算法的优化和性能调优等方面。
高效性能使系统能够快速响应用户请求，并提供良好的用户体验。
综上所述，设计系统原理时需要遵循简单性、一致性、可扩展性、安全性和效
率性等原则，以确保系统具有良好的性能和可靠性。
同时，不同的系统可能还需要根据特定需求和场景确定更多适合的原则和规范，以满足系统的特定要求。
解决信号完整性问题的100条通用设计原则（干货）
解决信号完整性问题的100条通用设计原则（干货）具有40年研究经验的国际大师Eric Bogatin给出的：100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则No.1 网络信号质量问题最小化策略---保持信号在整个路径中感受到的瞬态阻抗不变。
设计原则：1．使用可控之阻抗布线。
2．理想情况下，所有的信号应使用低电平平面作为参考平面。
3．若使用不同的电压平面作为信号的参考平面，则这些平面之间必须是紧耦合。
为此，用最薄的介质材料将不同的电压平面隔开，幷使用多个传感量小的去耦合电容。
4．使用2D场求解工具计算给定特性阻抗的叠层设计规则，其中包括阻焊层和布线厚度的影响。
5．在点到点的拓扑结构中，无论单向还是双向，都要使用串联端接策略。
6．在多点总线中要端接总线上的所有节点。
7．保持桩线的时延小于最快信号的上升时间的20%。
8．终端电阻应尽可能接近封装焊盘。
9．如果10pF电容的影响不要紧，就不用担心拐点的影响。
10．每个信号都必须有返回路径，它位于信号路径的下方，其宽度至少是信号线宽的三倍。
11．即使信号路径布线绕道进行，也不要跨越返回路径上的突变处。
12．避免在信号路径中使用电气性能变化的布线。
13．保持非均匀区域尽量短。
14．在上升时间小于1 ns的系统中，不要使用轴向引脚电阻，应使用SMT电阻幷使其回路电感最少。
15．当上升时间小于150 ps时，尽量减小终端SMT电阻的回路电感，或者采用集成电阻以及嵌入式电阻。
16．过孔通常呈现容性，减少捕获焊盘和增加反焊盘出砂孔的直径可以减少过孔的影响。
17．可以考虑给低成本线接头的焊盘添加一个小电容来补偿它的高电感。
18．在布线时，使所有差分对的差分阻抗为一常量。
19．在差分对中尽量避免不对称性，所有布线都应该如此。
20．如果差分对中的线距发生改变，也应该调整线宽来保持差分阻抗不变。
21．如果在差分对的一根线上添加一根时延线，则应添加到布线的起始端附近，幷且要将这一区域内的线条间进行去耦合。
信号完整性基础
信号完整性基础信号完整性问题过冲（overshoot/undershoot)振铃(ringing/ring back)非单调性(non-monotonic)码间串扰（ISI）同步开关噪声（SSN）噪声余量(noise margin)串扰(crosstalk)信号完整性（Signal Integrity）主要包括以下几方面问题：1.过冲（Overshoot/Undershoot)一般IC对于过冲的高度和宽度的容忍度都有指标。
因为过冲会使IC内部的ESD防护二极管导通，通常电流有100mA左右。
信号长期的过冲会使IC器件降质，并是电源噪声和EMI的来源之一。
2. 振铃（Ringing/Ring Back）振铃会使信号的threshold域值模糊，而且容易引起EMI。
3.非单调性(Non-monotonic)电平上升过程中的平台会产生非单调性，这有可能对电路有危害，特别是针对异步信号如：Reset、Clock等会有影响。
4. 码间串扰（ISI）主要是针对高速串行信号。
其产生的本质是前一个波形还没有进入稳态，另外也有可能是传输线对不同频率衰减不同所造成的。
一般通过眼图来观察，方法是输入一伪随机码，观察输出眼图。
5. 同步开关噪声（SSN）同步开关噪声会使单根静止的信号线上出现毛刺?V，另外还会影响输入电平的判断。
SSN的另一种现象是SSO（同步开关输出），这会使得传输线的特性如阻抗、延时等特性发生改变。
6. 噪声裕量（Noise Margin）控制噪声余量的目的是防止外界干扰，用于克服仿真没有分析到的一些次要因素。
一般对于TTL信号应留有200~300mV的余量。
7. 串扰（Crosstalk）串扰主要有线间串扰、回路串扰、通过平面串扰（常见于数模混合电路）三种形式。
通常示波器所观察到的数字信号。
图中为各相关的信号完整性参数：•Overshoot、Undershoot指信号的过冲。
•Ringback 指信号的振铃。
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No.1 网络信号质量问题最小化策略---保持信号在整个路径中感受到的瞬态阻抗不变。
设计原则：1．使用可控之阻抗布线。
2．理想情况下，所有的信号应使用低电平平面作为参考平面。
3．若使用不同的电压平面作为信号的参考平面，则这些平面之间必须是紧耦合。
为此，用最薄的介质材料将不同的电压平面隔开，幷使用多个传感量小的去耦合电容。
4．使用2D场求解工具计算给定特性阻抗的叠层设计规则，其中包括阻焊层和布线厚度的影响。
5．在点到点的拓扑结构中，无论单向还是双向，都要使用串联端接策略。
6．在多点总线中要端接总线上的所有节点。
7．保持桩线的时延小于最快信号的上升时间的20%。
8．终端电阻应尽可能接近封装焊盘。
9．如果10pF电容的影响不要紧，就不用担心拐点的影响。
10．每个信号都必须有返回路径，它位于信号路径的下方，其宽度至少是信号线宽的三倍。
11．即使信号路径布线绕道进行，也不要跨越返回路径上的突变处。
12．避免在信号路径中使用电气性能变化的布线。
13．保持非均匀区域尽量短。
14．在上升时间小于1 ns的系统中，不要使用轴向引脚电阻，应使用SMT电阻幷使其回路电感最少。
15．当上升时间小于150 ps时，尽量减小终端SMT电阻的回路电感，或者采用集成电阻以及嵌入式电阻。
16．过孔通常呈现容性，减少捕获焊盘和增加反焊盘出砂孔的直径可以减少过孔的影响。
17．可以考虑给低成本线接头的焊盘添加一个小电容来补偿它的高电感。
18．在布线时，使所有差分对的差分阻抗为一常量。
19．在差分对中尽量避免不对称性，所有布线都应该如此。
20．如果差分对中的线距发生改变，也应该调整线宽来保持差分阻抗不变。
21．如果在差分对的一根线上添加一根时延线，则应添加到布线的起始端附近，幷且要将这一区域内的线条间进行去耦合。
22．只要能保持差分阻抗不变，我们可以改变差分对的耦合状态。
23．一般来说，在实际中应尽量使差分对紧耦合。
24．在决定到底采用边缘耦合差分还是侧向耦合差分对时，应考虑布线的密度电路板的厚度等制约条件，以及销售厂家对叠层厚度的控制能力。
如果做得比较好，他们是等效的。
25．对于所有板级差分对，平面上存在很大的返回电流，所以要尽量避免返回路径中的所有突变。
如果有突变，对差分对中的每条线要做同样的处理。
26．如果接收器的共模抑制比很低，就要考虑端接共模信号。
端接共模信号幷不能消除共模信号，只是减少振铃。
27．如果损耗很重要，应尽量用宽的信号线，不要使用小于5mil的布线。
28．如果损耗很重要，应使布线尽量短。
29．如果损耗很重要，尽量做到使容性突变最小化。
30．如果损耗很重要，实际信号过孔使其具有50 ohm的阻抗，这样做意味着可以尽可能减少桶壁尺寸减小捕获焊盘尺寸增加反焊盘出砂孔德尺寸。
31．如果损耗很重要，尽可能使用低损耗因子的叠层。
32．如果损耗很重要，考虑采用预加重合均衡化措施。
No.2串扰最小化策略---减少信号路径和返回路径间的互容和互感。
设计原则：33．对于微带线或带状线来说，保持相邻信号路径的间距至少为线宽的2倍。
34．使返回路径中的信号可能经过的突变最小化。
35. 如果在返回路径中必须跨越间隙，则只能使用差分对。
决不能用离得很近的单端信号布线跨越间隙。
36．对于表面线条来说，使耦合长度尽可能短，幷使用厚的阻焊层来减少远程串扰。
37．若远程串扰很严重，在表面线条上添加一层厚的叠层，使其成为嵌入式微带线。
38．对于远程串扰很严重的耦合长度很长的传输线，采用带状线布线。
39．若不能使耦合长度短于饱和长度，则不用考虑减少耦合长度，因为减少耦合长度对于近端串扰没有任何改善。
40．尽可能使用介电常数最低的叠层介质材料，这样做可以在给定特性阻抗的情况下，使得信号路径与返回路径间的介质厚度保持最小。
41．在紧耦合微带线总线中，使线间距至少在线宽的2倍以上，或者把对时序敏感的信号线布成带状线，这样可以减少确定性抖动。
42．若要求隔离度超过-60dB，应使用带有防护布线的带状线。
43．一般使用2D场求解工具来估计是否需要使用防护布线。
44．若使用防护布线，尽量使其达到满足要求的宽度，幷用过孔使防护线与返回路径短接。
如果允许，可以沿着防护线增加一些短接过孔，这些过孔幷不像两端的过孔那样重要，但有一定改善。
45．使封装或接插件的返回路径尽量短，这样可以减小地弹。
46．使用片级封装而不使用更大的封装。
47．使电源平面和返回平面尽量接近，可减少电源返回路径的地弹噪声。
48．使信号路径与返回路径尽量接近，幷同时与系统阻抗相匹配，可以减少信号路径中的地弹。
49．避免在接插件和封装中使用公用返回路径。
50．当在封装或线接头中分配引线时，应把最短的引线作为地路径，并使电源引线和地引线均匀分布在信号线的周围，或者使其尽量接近载有大量开关电流的信号线。
51．所有空引线或引脚都应接地。
52．如果每个电阻都没有独立的返回路径，应避免使用单列直插封装电阻排。
53．检查镀层以确认阻焊盘在过孔面上不存在交叠；在电源和地平面对应的出砂孔之间都留有足够的空间。
54．如果信号改变参考平面，则参考平面应尽量靠近信号平面。
如果使用去耦电容器来减少返回路径的阻抗，它的电容器幷不时最重要的，应选取和设计具有最低回路电感的电容才是关键。
55．如果有大量信号线切换参考平面，就要使这些信号线的过孔彼此之间尽量远离，而不是使其集中在同一地方。
56．如果有信号切换参考平面，幷且这些平面间具有相同电压，则尽量将信号线过孔与返回路径过孔数量放置在一起。
No.3减小轨道塌陷策略---减小电源分配网络的阻抗。
设计原则：57．减小电源和地路径间的回路电感。
58．使电源平面和地平面相邻幷尽量靠近。
59．在平面间使用介电常数尽量高的介质材料使平面间的阻抗最低。
60．尽量使用多个成对的电源平面和地平面。
61．使同向电流相隔尽量远，而反向电流相隔尽量近。
62．在实际应用中，使电源过孔和地平面过孔尽量靠近。
要使它们的间隔至少与过孔的长度相当。
63．应将电源平面与地平面尽可能靠近去耦电容所在的表面处。
64．对相同的电源或地焊盘使用多个过孔，但要使过孔间距尽量远。
65．在电源平面或地平面上布线时，应使过孔的直径尽量大。
66．在电源焊盘和地焊盘上使用双键合线可以减少键合线的回路电感。
67．从芯片内部引出尽可能多的电源和地引线。
68．在芯片封装时引出尽可能多的电源和地引脚。
69．使用尽可能短的片内互联方法，例如倒装芯片而不是键合线。
70．封装的引线尽可能短，例如应使用片级封装而不是QFP封装。
71．使去耦电容焊盘间的布线和过孔尽可能地短和宽。
72．在低频时使用一定量的去耦电容来代替稳压器件。
73．在高频时使用一定量的去耦电容来抵消等效电感。
74．使用尽可能小的去耦电容，幷尽量减小电容焊盘上与电源和地平面相连的互连线的长度。
75．在片子上使用尽可能多的去耦电容。
76．在封装中应使用尽可能多的低电感去耦电容。
77．在I/O接口设计中使用差分对。
No.4减小电磁干扰（EMI）策略---减小驱动共模电流的电压；增加共模电流路径的阻抗；屏蔽滤波是解决问题的快速方案。
设计原则：78．减小地弹。
79．使所有布线与板子边缘的距离应至少为线宽的5倍。
80．采用带状布线。
81．应将告诉或大电流器件放在离I/O接口尽可能远的地方。
82．在芯片附近放置去耦电容来减小平面中高频电流分量的扩频效应。
83．使电源平面和地平面相邻幷尽可能接近。
84．尽可能使用更多的电源平面和地平面。
85．当使用多个电源平面和地平面对时，在电源平面中修凹壁幷在地平面的边沿处打断接过孔。
86．尽量将地平面作为表面层。
87．了解所有封装的谐振频率，当它与时钟频率的谐波发生重叠时就要改变封装的几何结构。
88．在封装中避免信号在不同电压平面的切换，因为这会产生封装谐振。
89．在封装中可能出现谐振，就在它的外部加上铁氧体滤波薄片。
90．在差分对中，减少布线的不对称性。
91．在所有的差分对接头处使用共模信号扼流滤波器。
92．在所有外部电缆周围使用共模信号扼流滤波器。
93．选出所有的I/O线，在时序预算要求内使用上升时间最少的信号。
94．使用扩频时钟发生器在较宽的频率范围内产生谐波，幷在FFC测试的带宽范围内减少辐射能量。
95．当连接屏蔽电缆时，保持屏蔽层与外壳良好接触。
96．减少屏蔽电缆接头至外壳的电感。
在电缆和外壳屏蔽层之间使用同轴接头。
97．设备支座不能破坏外壳的完整性。
98．只在互连时才能破坏外壳的完整性。
99．使开孔的直径远小于可能泄露的最低频率辐射的波长。
使用数量多而直径小的开孔比数量少而直径大的开孔要好。
100. 导致产品交期Delay就是最昂贵的规则。
Eric Bogatin，于1976年获麻省理工大学物理学士学位，并于1980年获亚利桑那大学物理硕士和博士学位。
目前是GigaTest实验室的首席技术主管。
多年来，他在信号完整性领域，包括基本原理、测量技术和分析工具等方面举办过许多短期课程，培训过4000多工程师，在信号完整性、互连设计、封装技术等领域已经发表了100多篇技术论文、专栏文章和专著。