信号完整性分析培训课件
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印制电路板层的参数、信号线的距离、驱动端和接 收端的电器特性，以及信号线的端接收方式等，都 对串扰有一定的影响。
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பைடு நூலகம்
常见的信号完整性问题
3、反射(Reflection)
反射就是传输线上的回波。信号功率的一部分经传输线 传给负载，另一部分则向源端反射。在高速设计中，可 以把导线等效为传输线，而不再是集总参数电路中的导 线。如果阻抗匹配(源端阻抗、传输线阻抗和负载阻抗 等)，则反射不会发生；反之，若负载阻抗与传输线阻 抗失配就会导致接收端反射。
除上述问题之外，在高频电路设计中还存 在有其他一些与电路功能本身无关的信号 完整性问题，如电路板上的网络阻抗和电 磁兼容性等。
在实际的制作PCB印制板之前，应该进行 信号完整性分析，以提高设计的可靠性和 降低设计成本。
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信号完整性分析工具
Protel 99SE包含一个高级信号完整性仿真器。它能分 析PCB设计并检查设计参数，测试过冲、下冲、线路 阻抗和信号斜率。
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。
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常见的信号完整性问题
高速电路设计的重点将与低速电路设计时截然不同， 不再仅仅是元件的合理放置与导线的正确连接，还 应该对信号的完整性(Signal Integrity，SI)问题给与 充分的考虑。
否则，即使原理图正确，系统可能也无法正常工作。
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信号完整性分析概述
信号完整性分析是重要的高速PCB板极 和系统极分析和设计的手段，在硬件电路设 计中发挥着越来越重要的作用。Protel 99SE 提供了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，使Protel 99SE用户 在软件上就能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 助用户进一步优化自己的电路设计。
信号完整性分析
软件学院 侯刚
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主要内容
信号完整性分析概述 信号完整性分析规则设置 信号完整性分析器
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信号完整性分析概述
随着电路设计的新工艺、新器件的迅猛发展，高速 器件在高速电路设计中的应用已日趋广泛。
在这种高速电路系统中，数据的传送速率和时钟的 工作频率都相当高，而且由于功能的复杂多样，电 路密集度也相当大。
在高频电路设计中，信号的传输延时是一个完全无法避 免的问题。为此引入了一个延迟容限的概念，即在保证 电路能够正常工作的前提下，所允许的信号最大时序变 化量。
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常见的信号完整性问题
2、串扰(Crosstalk) 串扰是没有电器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。这种耦合会使信号线起 着天线的作用。其容性耦合会引发耦合电流，感性 耦合会引发耦合电压，并且随着时钟频率的升高和 设计尺寸的缩小而加大。这是由于信号线上有交变 的信号电流通过时，会产生交变磁场，处于该磁场 中其他信号线会感应出信号电压。
信号定时与信号在传输线上的传输延迟，以及信 号波形的损坏程度都有密切关系。
差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而 是由板极设计中的多种因素共同引起的。
仿真证实，集成电路的切换速度过高，端接元件 的布设不正确，电路的互连不合理等，都会引发 信号完整性问题。
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常见的信号完整性问题
如果PCB上任何一个设计要求(由DRC指定的)有问题， 即可对PCB进行反射或串扰分析，以确定问题所在。
Protel 99SE的信号完整性分析和PCB设计模块是无缝 连接的。该模块提供了极其精确的板级分析，能检查 整板的串扰、过冲、下冲、上升时间、下降时间和线 路阻抗等问题。在印制电路板制造前，应以最小的代 价来解决高速电路设计带来的问题和EMC/EMI(电磁 兼容性/电磁抗干扰)等问题。
1、传输延时(Transmission Delay)
传输延时表明数据或时钟没有在规定的时间内，以一定 的持续时间和幅度到达接收端。信号延时是驱动过载、 走线过长的传输线效应引起的。传输线上的等效电容、 电感会对信号的数字切换产生延时，影响集成电路的建 立时间和保持时间，集成电路只能按照规定的时序来接 收数据，延时过长会导致集成电路无法正确判断数据， 则电路将不能正常工作，甚至完全不能工作。
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信号完整性分析概述
我们从以下几个方面对信号完整性分析 的基本知识进行学习： 信号完整性分析概念 常见的信号完整性问题 信号完整性分析工具
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信号完整性分析概念
所谓信号完整性，顾名思义，就是指信号通过信 号线传输后仍能保持完整，即仍能保持其正确的 功能而未受到损伤的一种特性。
布线的某些几何形状，不适当的端接，经过连接器的传 输及电源平面不连续等，均会导致信号的反射。反射会 导致传送信号出现严重的过冲(Overshoot)或下冲 (Undershoot)现象，致使波形变形、逻辑混乱。
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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。
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信号完整性分析工具
Protel 99SE的信号完整性分析模块的设计特征如下： 设置简单，可以像在PCB编辑器中定义设计规则一样
具体来说，是指信号在电路中以正确的时序和电 压做出响应能力。
当电路中的信号能够以正确的时序、持续的时间 和电压的幅度进行传送，并到达输出端时，说明 该电路具有良好的信号完整性；而当信号不能正 常响应，就出现了信号完整性问题。
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信号完整性分析概念
一个数字系统能否正确工作，其关键在于信号定 时是否准确。
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常见的信号完整性问题
3、反射(Reflection)
反射就是传输线上的回波。信号功率的一部分经传输线 传给负载，另一部分则向源端反射。在高速设计中，可 以把导线等效为传输线，而不再是集总参数电路中的导 线。如果阻抗匹配(源端阻抗、传输线阻抗和负载阻抗 等)，则反射不会发生；反之，若负载阻抗与传输线阻 抗失配就会导致接收端反射。
除上述问题之外，在高频电路设计中还存 在有其他一些与电路功能本身无关的信号 完整性问题，如电路板上的网络阻抗和电 磁兼容性等。
在实际的制作PCB印制板之前，应该进行 信号完整性分析，以提高设计的可靠性和 降低设计成本。
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信号完整性分析工具
Protel 99SE包含一个高级信号完整性仿真器。它能分 析PCB设计并检查设计参数，测试过冲、下冲、线路 阻抗和信号斜率。
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。
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常见的信号完整性问题
高速电路设计的重点将与低速电路设计时截然不同， 不再仅仅是元件的合理放置与导线的正确连接，还 应该对信号的完整性(Signal Integrity，SI)问题给与 充分的考虑。
否则，即使原理图正确，系统可能也无法正常工作。
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信号完整性分析概述
信号完整性分析是重要的高速PCB板极 和系统极分析和设计的手段，在硬件电路设 计中发挥着越来越重要的作用。Protel 99SE 提供了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，使Protel 99SE用户 在软件上就能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 助用户进一步优化自己的电路设计。
信号完整性分析
软件学院 侯刚
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主要内容
信号完整性分析概述 信号完整性分析规则设置 信号完整性分析器
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信号完整性分析概述
随着电路设计的新工艺、新器件的迅猛发展，高速 器件在高速电路设计中的应用已日趋广泛。
在这种高速电路系统中，数据的传送速率和时钟的 工作频率都相当高，而且由于功能的复杂多样，电 路密集度也相当大。
在高频电路设计中，信号的传输延时是一个完全无法避 免的问题。为此引入了一个延迟容限的概念，即在保证 电路能够正常工作的前提下，所允许的信号最大时序变 化量。
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2、串扰(Crosstalk) 串扰是没有电器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。这种耦合会使信号线起 着天线的作用。其容性耦合会引发耦合电流，感性 耦合会引发耦合电压，并且随着时钟频率的升高和 设计尺寸的缩小而加大。这是由于信号线上有交变 的信号电流通过时，会产生交变磁场，处于该磁场 中其他信号线会感应出信号电压。
信号定时与信号在传输线上的传输延迟，以及信 号波形的损坏程度都有密切关系。
差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而 是由板极设计中的多种因素共同引起的。
仿真证实，集成电路的切换速度过高，端接元件 的布设不正确，电路的互连不合理等，都会引发 信号完整性问题。
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常见的信号完整性问题
如果PCB上任何一个设计要求(由DRC指定的)有问题， 即可对PCB进行反射或串扰分析，以确定问题所在。
Protel 99SE的信号完整性分析和PCB设计模块是无缝 连接的。该模块提供了极其精确的板级分析，能检查 整板的串扰、过冲、下冲、上升时间、下降时间和线 路阻抗等问题。在印制电路板制造前，应以最小的代 价来解决高速电路设计带来的问题和EMC/EMI(电磁 兼容性/电磁抗干扰)等问题。
1、传输延时(Transmission Delay)
传输延时表明数据或时钟没有在规定的时间内，以一定 的持续时间和幅度到达接收端。信号延时是驱动过载、 走线过长的传输线效应引起的。传输线上的等效电容、 电感会对信号的数字切换产生延时，影响集成电路的建 立时间和保持时间，集成电路只能按照规定的时序来接 收数据，延时过长会导致集成电路无法正确判断数据， 则电路将不能正常工作，甚至完全不能工作。
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信号完整性分析概述
我们从以下几个方面对信号完整性分析 的基本知识进行学习： 信号完整性分析概念 常见的信号完整性问题 信号完整性分析工具
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信号完整性分析概念
所谓信号完整性，顾名思义，就是指信号通过信 号线传输后仍能保持完整，即仍能保持其正确的 功能而未受到损伤的一种特性。
布线的某些几何形状，不适当的端接，经过连接器的传 输及电源平面不连续等，均会导致信号的反射。反射会 导致传送信号出现严重的过冲(Overshoot)或下冲 (Undershoot)现象，致使波形变形、逻辑混乱。
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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。
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信号完整性分析工具
Protel 99SE的信号完整性分析模块的设计特征如下： 设置简单，可以像在PCB编辑器中定义设计规则一样
具体来说，是指信号在电路中以正确的时序和电 压做出响应能力。
当电路中的信号能够以正确的时序、持续的时间 和电压的幅度进行传送，并到达输出端时，说明 该电路具有良好的信号完整性；而当信号不能正 常响应，就出现了信号完整性问题。
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信号完整性分析概念
一个数字系统能否正确工作，其关键在于信号定 时是否准确。