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。

7.理想电阻的阻抗是不随频率变化的常数，而理想电容的阻抗则随1/wC而变化，理想电感的阻抗则随wL而变化。

8.SPICE是一个非常有力的工具，它可以对时域和频域任何电路的阻抗或电压和电流波形进行仿真。对阻抗进行处理的工程师都应有SPICE软件。

1.把物理特性转变为电气模型是优化系统电气性能的关键一步。

3.对互连线首尾两端电阻的最有用近似就是：R=体电阻率×长度/横截面积。

6．均匀线条的单位长度电阻是恒定的。宽10mil的0.5盎司铜导线的单位长度电阻是0.1Ω/in。

9.对于0.5盎司的铜导线，它的方块电阻是1mΩ/sq。

10.由于趋肤效应的影响，导线的电阻在高频时会增加。对于1盎司的铜导线，电阻在20MHz处开始增加。

1.电容是对两导体间存储电荷能力的度量。

4.只有同轴型、双圆杆型和圆杆-平面型这三个结构的表达式是精确的。

5.一般来说，导体间距越大，电容量越小；导体间重叠的面积越大，电容量也越大。

6.介电常数是材料的一个固有特性，它反应了材料使电容量增加的程度。

7.电路板上的电源平面和地平面之间是有电容的，但是这个电容量很小，可以忽略不计。两平面的作用是提供低电感回路，而不是提供去耦电容。

8.若要求精度优于10%，就不应使用微带线和带状线的IPC近似计算式。

9.一旦二维场求解器经过验证，就可以用来计算均匀传输线结构的单位长度电容，其精度优于1%。

10.若微带线的厚度增加，单位长度电容也将增加，但增加幅度非常小。导体从非常薄变化到2盎司铜厚时，电容量仅增加3%。

11.若微带线顶层介质凃层的厚度增加，电容量也将增加。当涂层厚度与线宽相同时，涂层可以完全包裹住边缘场，这时电容量可增大20%。

12.有效介电常数是个复合介电常数。它是材料不均匀分布和部分电力线通过不同材料时（如微带线中）的介电常数。用二维求解器可以很容易的计算出有效介电常数。

1. 电感影响信号完整性问题中的各个方面。

2. 电感定义：导线中有单位安培电流时，导线周围磁力线匝数。

3. 电感的限定词：它们(自感和互感)指明了产生磁力线的导线; 对导线的多大一部分(局部电感和回路电感)计算磁力线; (净电感)指出要包括源自回路其它部分的所有磁力线。

4.感应电压：导线周围磁力线匝数发生变化时，导线两端就会产生电压，而且此电压与磁力线匝数变化的快慢有关。

5. 地弹是由于流过地返回路径净电感的电流发生变化(dI/dt)，而在地返回路径的不同部分之间感应出了电压。

6. 减小地弹就是要减小返回路径的净电感。

7. 要获得最低的轨道塌陷噪声，就要使芯片焊盘到去耦电容器间的回路电感尽量小。

8. 过孔出砂孔区域会使两平面间的回路电感增加。当空闲面积约为50%时，回路电感约增加25%。

9 .随着电流正弦频率升高，电流分布趋向于导线的外表面，并使信号电流和返回电流尽可能靠近。频率升高，电感下降；电阻随频率的平方根而增加。

10. 当电流在均匀平面附近时，即使此平面是悬空的，感应的涡流会使电流回路的自感(电感)减小。

1. 传输线是一种新的基础性理想电路元件，它精确地描述了均匀横截面互连线的所有电气特性。

2. 不再使用“地”这个词，采用返回路径这一术语。

3. 信号在传输线中的传播速度等于导线周围材料中的光速，它主要由绝缘体的介电常数决定。

4. 传输线的特性阻抗描述了当信号在均匀线上传输时所受到的瞬态阻抗。

5. 传输线的特性阻抗与单位长度电容和信号速度呈现相反的关系。

6. 从传输线始端看进去的输入阻抗随时间而变化。最初在往返时间内为传输线的特性阻抗，但随着终端、线长和测量时间的不同，输入阻抗可能为任意值。

7. 可控阻抗电路板的所有线条应有相同的特性阻抗，这是确保信号完整性的必要条件。

8. 信号沿传输线传播，形成一个电流回路，其中的电流沿信号路径流出并经返回路径环回来。任何干扰返回路径的因素都会增加返回路径的阻抗，并产生地弹电压噪声。

9. 理想传输线可以用n节LC集总电路模型来精确地近似。要求的带宽越高，LC电路的节数就越多。

10. 为了确保精度，前沿的空间延伸应至少需要3.5节LC电路。

11. 理想传输线总是均匀互连线的精确模型，它与上升时间以及互连线长度无关。

1. 信号无论在何处遇到阻抗突变，会发生发射，传输信号会失真。这是单一网络信号质量问题的主要根源。

2. 一个粗略的经验法则：只要传输线的长度(in)比信号上升时间(ns)长，就需要端接，以避免过量的振铃噪声。

3. 源端串联端接是点对点互连常用端接方式。添加串联电阻，并使此电阻器与源阻抗之和等于导线的特性阻抗。

4. 对于涉足信号完整性问题的工程师而言，SPICE仿真器或行为仿真器是不可缺少的。它们可以对由于阻抗突变而产生的多次反射进行仿真。

5. 一个粗略的经验法则：为了确保反射噪声小于5%，应保证导线特性阻抗的变化小于10%。

6. 一个粗略的经验法则：如果短传输线突变的长度(in)小于信号上升时间(ns)，突变造成的反射不会引发问题。

7. 一个粗略的经验法则：如果短桩线的长度(in)小于信号上升时间(ns)，桩线造成的反射不会引发问题。

8. 导线远端的容性负载引起时延累加，但不会引发信号质量问题。

9. 经验法则：如果导线中途的容性突变电容量(pF)大于信号上升时间(ns)的4倍，它会造成过量的反射噪声。

10. 导线中途容性负载所引起的时延累加(ns)约为电容量(pF)的25倍。

11. 拐角产生电容，电容量(fF)约是线宽(mil)的两倍。

12. 均匀分布的容性负载会降低导线的有效特性阻抗。

13. 可允许的感性突变值(nH)约为信号上升时间(ns)的10倍。

14. 在电感两侧添加电容，可以使信号误认为遇到的是均匀传输线的一部分，从而把感性突变造成的影响降到最低。这种方法可以用来控制过孔，使其对于高速信号也做到几近消失。

1. 上升边退化引起位序模式有关的噪声，称为ISI。

2. 互连线与频率有关损耗包括导线损耗和介质损耗。

3. 信号沿传输线传播时，高频分量比低频分量衰减得多，所以信号上升边增大。导致传播信号时带宽的下降。

4. 大约1GHz时，8 mil线条上的两种损耗是相当的。频率更高时，介质损耗的增长与频率成正比，而导线损耗与频率的平方根成正比。

5. 频率只要在几MHz以上，传输线特性阻抗和信号速度就不受损耗的影响。

6. 频率高于1GHz时，介质损耗占主导作用。材料越好，耗散因子越低。FR4材料的耗散因子为0.02，它的性能最差。(现有的耗散因子参数值是如何获得的？)

7. 有损线模型可以非常精确地预估传输线损耗性能，其单位长度串联电阻与频率的平方根成正比，单位长度并联电导与频率成正比。这一模型可以用于分析ISI。

8. 除材料损耗外，任何阻抗突变都可引起上升边退化和ISI。将电容与电感设法匹配可消除50Ω线上过孔影响。

9. FR4的介质损耗对上升边的退化约为10ps/in。