电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决

合集下载

电子工程师面试题目(3篇)

第1篇一、基础知识部分1. 请简要描述基尔霍夫定律及其在电路分析中的应用。

解析：基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。

KCL指出，在电路中，任何节点流入的电流之和等于流出的电流之和；KVL指出，在电路中，任何闭合路径上的电压降之和等于该路径上的电压升之和。

2. 请解释电路中“电压源”和“电流源”的概念，并说明它们在电路分析中的作用。

解析：电压源是一种提供恒定电压的电路元件，其输出电压不随负载变化而变化；电流源是一种提供恒定电流的电路元件，其输出电流不随负载变化而变化。

在电路分析中，电压源和电流源是描述电路中能量传递的重要工具。

3. 请简要介绍电路的三种基本元件：电阻、电容和电感。

解析：电阻是一种对电流产生阻碍作用的元件，其单位为欧姆（Ω）；电容是一种储存电荷的元件，其单位为法拉（F）；电感是一种储存磁能的元件，其单位为亨利（H）。

4. 请解释电路中“交流电”和“直流电”的概念，并说明它们在电路分析中的应用。

解析：交流电（AC）是指电压和电流大小及方向随时间周期性变化的电流；直流电（DC）是指电压和电流大小及方向恒定不变的电流。

在电路分析中，交流电和直流电是描述电路中电流和电压变化的重要概念。

5. 请简要介绍电路的三种分析方法：节点分析法、网孔分析法和回路分析法。

解析：节点分析法是通过分析电路中各个节点的电压或电流关系来求解电路的方法；网孔分析法是通过分析电路中各个网孔的电流关系来求解电路的方法；回路分析法是通过分析电路中各个回路的电压关系来求解电路的方法。

二、模拟电路部分1. 请简要描述运算放大器的概念及其在电路中的应用。

解析：运算放大器是一种具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益的电子器件，广泛应用于模拟信号处理、电路设计等领域。

2. 请解释“反馈”在电路中的作用，并举例说明。

解析：反馈是将电路输出信号的一部分或全部反送到输入端，以影响电路的输入或输出。

反馈在电路中具有稳定电路性能、提高电路精度、实现电路功能多样化等作用。

信号完整性(SI)分析-9~10传输线与反射

反射和失真使信号质量下降。一些情况下，它们看起来就像是振铃。引起信号电平下降的下冲可能会超过噪声容限，造成误触发。图 8.1 示例了短传输线末端由阻抗突变造成的反射噪声。
Voltage, V ── 电压，V
time，nsec ──时间，ns
图 8.1 在 1 in 长、阻抗可控互连线的接收端，由于阻抗不匹配和多次反射而产生的“振铃”噪声。
第二种特殊情况是传输线的末端与返回路径相短路，即末端阻抗为 0。反射系数为(0 - 50) /(0 + 50) = -1。 1V 入射信号到达远端时，产生-1V 反射信号向源端传播。短路突变处测得的电压为入射电压与反射电压之和，即 1V + -1V＝0。这是合理的，因为如果此处是严格按定义规定的短路，短路点两侧不可能有电压差。此处电压为 0V 的原因就是它是从源端出发的正向行波和返回源端的负向行波之和。
高速电路与系统互连设计中信号完整性(SI)分析
(之9~10[八]：传输线与反射)
李玉山
西安电子科技大学电路CAD研究所
8.0
提示
引言
如果信号沿互连线传播时所受到的瞬态阻抗发生变化，则一部分信号将
被反射，另一部分发生失真并继续传播下去，这一原理正是单一网络中多数信号完整性问题产生的主要原因。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
reflected ──反射
incident── 入射
measured ──测量
图 8.4 如果区域 2 是开路，则反射系数
经常说信号到达传输线的末端时，其值翻倍。从数值上这是正确的，可实
际上发生的情况并非如此。总电压即两个行波之和虽然是入射电压的两倍，但是这样说会引起错误的直觉。最好还是把末端电压看作入射电压与反射电压之和。

集成电路设计中的信号完整性分析与优化

集成电路设计中的信号完整性分析与优化随着现代电子技术的发展，集成电路已经成为大部分电子产品中不可或缺的一部分。

在集成电路设计中，信号完整性是一个绕不开的话题。

在高速集成电路系统中，信号完整性的保障至关重要。

本文将阐述集成电路设计中信号完整性的重要性，以及分析和优化信号完整性的方法。

一、信号完整性的概念信号完整性通常指的是信号在途中受到的损耗、反射和干扰等影响对信号质量的影响。

在高速集成电路设计中，主要涉及到共模噪声、串扰、时钟漂移、功率噪声等问题，这些问题都会对信号完整性产生负面影响。

在集成电路设计中，信号完整性对于电路性能的保障至关重要。

如果信号完整性存在问题，会导致信号失真、时序误差、电磁兼容性（EMC）问题等，从而影响产品的可靠性和性能。

因此，在高速集成电路设计中保障信号完整性已经成为了一项必须考虑的关键任务。

二、信号完整性分析与优化1.仿真与分析在设计一款高速集成电路时，仿真和分析是保障信号完整性的最基本手段。

信号完整性分析通常是通过工具仿真来完成的，主要包括电磁仿真、功率完整性仿真和时钟完整性仿真等。

通过仿真可以得到各种信号参数，如传输速率、时延、噪声干扰等，并以此为基础进行信号完整性的下一步优化。

2.布局与设计在信号完整性的优化中，良好的布局和设计也是至关重要的。

首先，需要避免布线的过长、过细，以免引发串扰、反射等问题。

其次，布局中会遵循规定的电性长度，以保证严格的时间同步，从而最大限度地减少时钟漂移、时序误差等问题。

3.电源和地线的设计在高速集成电路系统中，电源和地线的设计也是信号完整性的关键因素。

电源和地线的引入会造成电压变化和噪声产生，因此需要进行合理的布线。

在设计中应该避免信号线和电源/地线平行布线，以减少串扰和互感耦合的发生。

4.屏蔽和滤波为了进一步减少信号噪声和串扰，信号屏蔽和滤波也是信号完整性优化的常用方法。

具体来说，可以使用屏蔽罩、滤波器等措施来减少信号噪声和干扰。

5.仿真和测试信号完整性的评估离不开仿真和测试。

信号完整性问题

二信号的完整性问题及解决办法两个方面（时序和电平）信号完整性(Signal Integrity)是指信号未受到损伤的一种状态，它表示信号质量和信号传输后仍保持正确的功能特性。

良好的信号完整性是指在需要时信号仍能以正确的时序和电压电平值作出响应。

随着高速器件的使用和高速数字系统设计越来越多，系统数据速率、时钟速率和电路密集度都在不断增加。

在这种设计中，系统快斜率瞬变和工作频率很高，电缆、互连、印制板(PCB)和硅片将表现出与低速设计截然不同的行为，即出现信号完整性问题。

信号完整性问题能导致或者直接带来信号失真，定时错误，不正确数据、地址和控制线以及系统误工作甚至系统崩溃，解决不好会严重影响产品性能并带来不可估量的损失，已成为高速产品设计中非常值得注意的问题。

信号完整性问题的真正起因是不断缩减的信号上升与下降时间。

一般来说，当信号跳变比较慢即信号的上升和下降时间比较长时，PCB中的布线可以建模成具有一定数量延时的理想导线而确保有相当高的精度。

此时，对于功能分析来说，所有连线延时都可以集总在驱动器的输出端，于是，通过不同连线连接到该驱动器输出端的所有接收器的输入端在同一时刻观察都可得到相同波形。

然而，随着信号变化的加快，信号上升时间和下降时间缩短，电路板上的每一个布线段由理想的导线转变为复杂的传输线。

此时信号连线的延时不能再以集总参数模型的方式建模在驱动器的输出端，同一个驱动器信号驱动一个复杂的PCB连线时，电学上连接在一起的每一个接收器上接收到的信号就不再相同。

从实践经验中得知，一旦传输线的长度大于驱动器上升时间或者下降时间对应的有效长度的1/6，传输线效应就会出来，即出现信号完整性问题，包括反射、上冲和下冲、振荡和环绕振荡、地电平面反弹和回流噪声、串扰和延迟等。

表1列出了高速电路设计中常见的信号完整性问题，以及可能引起该信号完整性的原因，并给出了相应的解决方法。

目前，解决信号完整性问题的方法主要有电路设计、合理布局和建模仿真。

集成电路设计中的信号完整性

集成电路设计中的信号完整性集成电路（IC）设计是现代电子工程的核心。

随着技术的进步，集成电路的复杂性不断增加，这给信号完整性（SI）带来了更大的挑战。

信号完整性是指信号在传输过程中保持其完整性和正确性的能力。

在集成电路设计中，信号完整性是一个至关重要的因素，因为它直接影响到系统的性能和可靠性。

信号完整性问题的产生信号完整性问题的产生主要是由于集成电路中的传输线路特性以及电磁干扰。

传输线路的特性会导致信号在传输过程中发生失真，而电磁干扰则会引起信号的噪声。

这些失真和噪声会影响到信号的质量和性能。

传输线路特性集成电路中的传输线路主要包括导线和连接器。

这些传输线路的特性会影响信号的传输。

例如，导线的电阻会导致信号的延迟，而导线的电感会导致信号的衰减。

此外，传输线路的阻抗不匹配也会引起信号的反射和衰减。

电磁干扰电磁干扰是指外部电磁场对信号的影响。

在集成电路中，电磁干扰主要来自于电源线、信号线和其他电子元件。

电磁干扰会引起信号的噪声，从而影响信号的质量和性能。

信号完整性分析的方法为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要进行信号完整性分析。

信号完整性分析主要包括时域分析和频域分析两种方法。

时域分析时域分析是一种基于时间的方法，用于分析信号在时间上的行为。

时域分析的主要工具是示波器和信号分析仪。

通过时域分析，设计人员可以观察信号的波形，从而确定信号是否发生了失真或噪声。

频域分析频域分析是一种基于频率的方法，用于分析信号在频率上的行为。

频域分析的主要工具是频谱分析仪。

通过频域分析，设计人员可以确定信号的频率成分，从而确定信号是否受到了电磁干扰。

信号完整性设计原则为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要遵循一些基本的设计原则。

最小化导线长度导线长度是影响信号传输延迟和衰减的主要因素。

因此，设计人员应该尽量减少导线的长度，以降低信号传输的延迟和衰减。

匹配阻抗为了减少信号的反射和衰减，设计人员应该确保传输线路的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

电路板级的信号完整性问题和仿真分析

电路板级的信号完整性问题和仿真分析摘要：今天随着电子技术的发展，电路板设计中的信号完整性问题已成为PCB设计者必须面对的问题。

信号完整性指的是什么？信号在电路中传输的质量。

由于电子产品向高速、微型化的发展，导致集成电路开关速度的加快，产生了信号完整性问题。

常见的问题有反弹、振铃、地弹和串扰等等。

这些问题将会对电路板设计产生怎样的影响？通过理论分析探讨，找到解决它们的一些途径。

传统的PCB设计是在样机中去测试问题，极大的降低了产品设计的效率。

使用EDA工具分析，可以将问题在计算机中进行暴露处理，降低问题的出现，提高产品的设计效率。

这里以Altium Designer 6.0工具为例，介绍分析解决部分信号完整性问题的方法。

关键词：信号完整性 Altium Designer 6.0 仿真分析[中图分类号] O59 [文献标识码] A [文章编号] 1000-7326（2012）04-0125-0320世纪初叶，科学家先后发明了真空二极管和三极管，它代表人类进入了电子技术时代。

随后半导体晶体管和集成电路的出现，将电子技术推向了一个新的时期。

特别是IC芯片的发展，使电子产品越来越趋向于小型化、高速化、数字化。

但同时却给电子设计带来一个新的问题：体积减小导致电路的布局布线密度变大，而同时信号的频率也在迅速提高，如何处理越来越快的信号。

这就是我们硬件设计中遇到的最核心问题：信号完整性。

为什么我们以前在学校学习和电子制作中没有遇到呢？那是因为在模拟电路中，采用的是单频或窄频带信号，我们关心的只是电路的信噪比，没有去考虑信号波形和波形畸变；而在数字电路中，电平跳变的信号上升时间比较长，一般为几个纳秒。

元件间的布线不会影响电路的信号，所以都没有去考虑信号完整性问题。

但是今天，随着GHz时代的到来，很多IC的开关速度都在皮秒级别，同时由于对低功耗的追求，芯片内核电压越来越低，电子系统所能容忍的噪声余量越来越小，那么电路设计中的信号完整性问题就突现出来了。

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。

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。

电子电路CAD设计中的信号完整性分析

电子电路CAD设计中的信号完整性分析在电子电路设计中，信号完整性分析是一个关键的步骤。

它是通过使用AE软件来评估和优化信号传输的过程。

在这篇文章中，我们将探讨一些常见的信号完整性问题以及如何使用AE软件解决它们。

首先，让我们了解一下什么是信号完整性。

信号完整性是指在电子电路中信号的传输过程中，信号的质量是否能够达到预期的要求。

在现代高速电子系统中，信号的频率变得越来越高，因此信号的完整性问题也变得越来越重要。

一种常见的信号完整性问题是信号的时延问题。

高速信号在传输过程中会受到时延的影响，这可能导致信号的延时不稳定或者失真。

为了解决这个问题，我们可以使用AE软件来模拟信号的传输过程，并分析电路中潜在的时延问题。

通过调整电路的布局或优化信号的传输路径，我们可以减少时延问题并提高信号的完整性。

另一个常见的信号完整性问题是信号的反射和串扰。

当信号到达电路的边缘时，会发生反射，从而导致信号的失真。

并且在高密度电路中，信号之间的互相干扰也会引起信号的失真。

为了解决这些问题，我们可以使用AE软件来模拟信号的传输路径，并分析反射和串扰的潜在问题。

通过调整电路的布局或添加衰减器等元件，我们可以减少信号的反射和串扰，从而提高信号的完整性。

此外，电源噪声也是一个重要的信号完整性问题。

电子系统中的电源噪声可能会对信号的传输和接收产生干扰，从而降低信号的质量。

为了解决这个问题，我们可以使用AE软件来模拟电源噪声的传播路径，并分析噪声的来源和传播机制。

通过合理设计电源滤波器和优化电源布局，我们可以减少电源噪声对信号的影响，从而提高信号的完整性。

除了上述提到的问题，还有许多其他的信号完整性问题需要我们关注。

例如，电磁辐射、信号失真、传输线特性等。

在实际应用中，我们需要根据具体的电子电路设计来选择和使用不同的AE软件工具来解决这些问题。

综上所述，信号完整性是电子电路设计中一个重要的问题。

通过使用AE软件进行分析和优化，我们可以解决信号的时延、反射和串扰、电源噪声等问题，并提高信号的传输质量和可靠性。

现代电路设计中的信号完整性分析

现代电路设计中的信号完整性分析在当今高度数字化和集成化的电子世界中，电路设计的复杂性日益增加。

信号完整性已经成为确保电子系统可靠运行的关键因素之一。

简单来说，信号完整性指的是信号在传输过程中保持其准确性、完整性和时序特性的能力。

如果信号完整性出现问题，可能会导致系统性能下降、数据错误、甚至系统崩溃。

那么，为什么信号完整性在现代电路设计中如此重要呢？随着电子设备的工作频率不断提高，信号的传输速度也越来越快。

在高速情况下，信号的行为不再像在低速时那样简单和可预测。

例如，信号在传输线上可能会出现反射、串扰、衰减等现象，这些都会影响信号的质量。

反射是信号完整性中的一个常见问题。

当信号在传输线的终端遇到阻抗不匹配时，就会发生反射。

这就好像声音在一个封闭的房间里反射一样，会产生回声。

在电路中，反射会导致信号的失真和叠加，可能会引起误码或者时序错误。

串扰则是另一个需要关注的问题。

当相邻的传输线之间存在电磁场耦合时，就会发生串扰。

一条线上的信号可能会干扰到相邻线上的信号，导致信号的噪声增加，影响系统的性能。

衰减也是不可忽视的。

信号在传输过程中会因为电阻、电容和电感等因素而损失能量，导致信号的幅度减小。

如果衰减过大，可能会使接收端无法正确识别信号。

为了确保信号完整性，电路设计师需要在设计阶段就进行充分的分析和优化。

首先，要合理选择传输线的类型和参数。

不同类型的传输线，如微带线、带状线等，具有不同的特性，适用于不同的应用场景。

同时，传输线的阻抗、长度、宽度等参数也需要根据信号的频率和特性进行精心设计。

其次，布局和布线也是至关重要的。

在电路板上，元件的布局应该尽量减小信号传输的路径长度，减少反射和串扰的可能性。

布线时，要遵循一定的规则，如保持传输线之间的间距、避免直角转弯等。

电源和地的设计也会影响信号完整性。

稳定的电源供应是保证电路正常工作的基础，而良好的接地可以减少噪声和干扰。

在进行信号完整性分析时，通常会使用一些专业的工具和技术。

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。

信号完整性的SI设计规划问题的浅析

关键词：信号完整性；ＳＩ设计；问题
１设计前的准备工作
匕信号之间的最，Ｊ、允许间距。同时，如果设计中包还可以调整输出驱动的选择，以便改进ＳＩ设计或
在设计开始之前，必须先行思考并确定设计含阻抗重要的节点，你就必须将布线放置在—层避免采用离散端接器件。
策略，这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择上以得到想要的阻抗。
某一层是５０１１阻抗控制，制造商怎样测量并确保才能保证ＳＩ的品质，并有助于解决象输出同步交调整生产率。
这个数值呢？
换（ｓｓｏ）和电磁兼容（ＥＭｃ）等问题。
其它的重要问题包括：预期的制造公差是多
在新型ＦＰＧＡ可编程技术或者用户定义Ａ—
８后制造阶段采取上述措施可以确保电路板的ｓＩ设计品
少？在电路板Ｅ预期的绝缘常数是多少？线宽和间ＳＩＣ中。可以找到驱动技术的优越性。采用这些定质，在电路板装配完成之后，仍然有必要将电路板距的允许误差是多少？接地层和信号层的厚度和制（或者半定制）器件，你就有很大的余地选定驱放在测试平台上，利用示波器或者ＴＤＲ（时域反射
间距的允许误差是多少？所有这些信息可以在预动幅度和速度。设计初期，要满足ＦＰＧＡ（或ＡＳＩＣ）计）测量，将真实电路板和仿真预期结果进行比
布线阶段使用。
设计时间的要求并确定恰当的输出选择，如果可较。这些测量数据可以帮助你改进模型和制造参
根据七述数据，你就可以选择层叠了。注意，能的话，还要包括引脚选择。
数，以便你在下一次预设汁凋研工作中做出更佳
几乎每一个插入其它电路板或者背板的ＰＣＢ都
这个设计阶段，要从ＩＣ供货商那里获得合的决策。

信号完整性(SI)分析1-2演示幻灯片

33
SI的四种分析、描述手段和途径
• 经验法则； • 解析近似； • 数值仿真 (有场和路两种途径)； • 实际测量。
34
SI仿真用软件
• SPICE（侧重IC的仿真程序） • Mentor公司：Hyperlynx • Candence公司：SigXP（SigXplorer） • Ansoft: HFSS（高频结构仿真器）、SI2D • Agilent公司：ADS
分析信号完整性分为时域和频域两种途径和手段。时域(time domain)是对一个信号波形进行的示波器观察，它通常用于找出管脚到管脚的时延、错位、过冲、下冲以及建立时间。频域(frequency domain)是对一个信号波形进行的频谱分析仪观察，它通常用于波形与 FCC 以及其它 EMI 控制限制之间的比较。一个生动的例子就是收音机——你在时域中收听它，但是为了找到喜欢的电台位置你却需要在频域内搜寻。
31
研究中有两种主要的技术工具：分析型和描述表征型。分析型指的是计算推理工具；表征型指的是测量工具。
分析工具强调推理，又进一步分为三类：经验法则、解析近似和数值仿真。它们的准确度和难度各不相同。每一个都很有用，适用于不同场合。
经验法则很实用，例如简单地认为“线段单位长度的自感是 1nH/mm” ,可能对进一步的概念推理既直观又快捷。
36
0.6 信号完整性测量技术
测量工具也可以分为三类测量仪器：阻抗分析仪；矢量网络分析仪(VNA)以及时域反射计(TDR)。
阻抗分析仪测量电压/电流比=阻抗。频率从 100Hz 到 40MHz。有四个接头，一对接头产生流过被测器件(DUT)的正弦波电流，第二对接头测量被测器件(DUT)的正弦电压。
信号完整性(SI)，是指信号电压(电流)完美的波形形状及质量。由于物理互连造成的干扰和噪声，使得连线上信号的波形外观变差，出现了非正常形状的变形，称为信号完整性被破坏。信号完整性问题是物理互连在高速情况下的直接结果。

信号完整性SI分析三~四

其中： ω：角频率，弧度／秒 π：常量，为 3.14159... f：正弦波频率，赫兹
(2.2)
例如，若正弦波的频率是 100MHz，那么它的角频率就等于 2×3.14159×100MHz～6.3×108 弧度／秒。
幅度是中间值之上的波峰高度的最大值。水平方向之下和水平方向之上的峰值相等。
图 2.1 典型的时钟波形，图中标明了１ GHz 时钟信号的时钟周期和 10-90 上升时间。下降时间一般要比上升时间短一些，有时会出现更多的噪声
上升时间有两种定义。一种是默认方式：10-90 上升时间。第二种是 20-80 上升时间。
一些实际器件 IBIS 模型采用 20-80 定义,可能造成混乱。时域波形下降时间的定义也是 10-90 和 20-80。下降时间通常比上升时间短，这是由典型 CMOS 输出驱动器设计造成。
2.6 周期性信号的傅里叶级数
在实际求解 FS 时，需要要根据奈奎斯特准则在时域采样，以保证在频域不出现混叠现象。
一个理想方波可能是从 0v 到 1v，其重复周期是 1ns，且占空比为 50%。
由于是理想方波，所以从 0v 跳变到 1v 的上升时间应为０秒，重复频率就应是 1/1ns=1GHz。
实际上，如图 2.3 所示，常常只需两个量来充分描述正弦波：幅度和频率，这就是幅频特性。
此时，在频域中绘制一个正弦波，仅需一个数据点。这就是要在频域中研究问题的关键原因。
对于若干个频率值，其幅值的集合称之为频谱。每一个时域波形的频谱都有其独特的模式，计算时域波形频谱的惟一方法就是傅里叶变换。
2.5 傅里叶积分、级数和离散变换
实现频域分析和处理的前提条件是将波形从时域变换到频域表征，傅立叶变换就是这样的工具手段。傅立叶变换有三种类型：

电子设计中的信号完整性分析与优化

电子设计中的信号完整性分析与优化在电子设计中，信号完整性分析与优化是非常重要的一个环节。

信号完整性指的是在信号传输过程中，保持信号波形的稳定性和准确性，避免信号失真、误差和干扰，确保电路系统能够正常工作。

在电子设备中，尤其是高速数字系统中，信号完整性的分析与优化至关重要，可以有效提高系统的性能和可靠性。

首先，信号完整性分析包括对信号传输线路、布局、串扰、反射等因素的分析。

在高速数字系统中，信号传输线路的长度、阻抗匹配、传输速度等因素会对信号完整性产生影响。

通过传输线路模型、电磁场仿真等手段，可以准确地分析信号在传输过程中的波形变化、延时、抖动等参数。

同时，布局不良、串扰、反射等因素也会导致信号失真和干扰，需要进行综合分析和优化。

其次，信号完整性优化的方法包括调整信号传输线路的特性阻抗匹配、降低串扰、减小反射等措施。

针对信号传输线路的特性阻抗匹配问题，可以采用调整线路宽度、间距、层堆叠等方法来优化传输线路的特性阻抗。

对于串扰问题，可以通过合理的布局规划、屏蔽技术、差分信号传输等手段来降低串扰的影响。

而对于反射问题，可以通过添加阻抗匹配元件、减小传输线路的长度等方法来降低反射的干扰。

此外，信号完整性分析与优化需要综合考虑电路设计、PCB布局、信号传输线路、信号源和负载等因素。

在电子设计中，尤其是高速数字系统中，信号完整性的分析与优化是一个复杂的工程，需要综合考虑各种因素和相互影响。

通过不断优化和调整，可以有效提高系统的性能和可靠性，确保信号的准确传输和稳定运行。

总的来说，信号完整性分析与优化是电子设计中至关重要的一个环节，可以帮助优化系统性能，提高信号传输的可靠性和稳定性。

通过合理的分析与优化手段，可以有效解决电子设备中的信号失真、干扰问题，确保系统能够正常工作。

因此，在电子设计中，务必重视信号完整性的分析与优化工作，以提高系统的性能和可靠性。

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。