信号完整性总结
信号完整性介绍
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信号完整性基础知识术语、符号和缩略语术语1.信号完整性(Signal Integrity)信号完整性是指信号在信号线上的质量。
信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候具有所必需达到的电压电平数值。
2.传输线(Transmission Line)传输线是一个网络(导线),并且它的电流返回到地或电源。
3.特性阻抗(Characteristic Impedance)组成信号传输回路的两个导体之间存在分布电感和分布电容,当信号沿该导体传输时,信号的跃变电压(V)和跃变电流(I)的比值称为特性阻抗(Z0),即Z0=V/I。
4.反射(Reflection)反射就是在传输线上的回波。
信号功率(电压和电流)的一部分传输到线上并达到负载处,但是有一部分被反射了。
如果源端与负载端具有相同的阻抗,反射就不会发生。
5.串扰(Crosstalk)串扰是两条信号线之间的耦合。
信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。
容性耦合引发耦合电流,而感性耦合引发耦合电压。
6.过冲(Overshoot)过冲就是第一个峰值或谷值超过设定电压。
对于上升沿是指最高电压,而对于下降沿是指最低电压。
过分的过冲能够引起保护二极管工作,导致过早地失效。
7.下冲(Undershoot)下冲是指下一个谷值或峰值。
过分的下冲能够引起假的时钟或数据错误(误操作)。
8.电路延迟指信号在器件内传输所需的时间(T pd)。
例如,TTL的电路延迟在3 ~ 20nS 范围。
9.边沿时间器件输出状态从逻辑低电平跃变到高电平所需要的时间(信号波形的10~90%),通常表示为上升沿(T r)。
器件输出状态从逻辑高电平下降到低电平所需要的时间(信号波形的90~10%),通常表示为下降沿(T f)。
10.占空比偏斜信号传输过程中,从低电平到高电平的转换时间与从高电平到低电平的转换时间之间的差别,称为占空比偏斜。
TTL和CMOS信号的占空比偏斜问题较为突出,主要是因为其输出的上升沿和下降沿延迟不同。
现代通信系统中的信号完整性分析
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现代通信系统中的信号完整性分析在当今高度数字化和信息化的时代,通信系统的性能和可靠性对于我们的日常生活和工作至关重要。
无论是手机通信、互联网数据传输,还是卫星通信、广播电视等领域,都依赖于高效、准确的信号传输。
而在这一过程中,信号完整性成为了一个关键的因素,它直接影响着通信的质量和稳定性。
信号完整性,简单来说,就是指信号在传输过程中保持其原有特性和质量的能力。
如果信号在传输过程中出现失真、衰减、反射、串扰等问题,就会导致通信系统的性能下降,甚至出现通信故障。
那么,是什么原因导致了这些信号完整性问题的出现呢?首先,传输线的特性是影响信号完整性的一个重要因素。
在现代通信系统中,信号通常通过各种传输线进行传输,如电缆、微带线、双绞线等。
这些传输线具有一定的电阻、电感和电容特性,当信号在其中传输时,会产生信号的衰减和失真。
特别是在高速传输的情况下,传输线的寄生参数会对信号产生更大的影响。
其次,信号的反射也是一个常见的问题。
当信号在传输线的终端遇到不匹配的阻抗时,就会发生反射。
反射信号会与原信号叠加,导致信号的波形发生畸变,从而影响信号的完整性。
为了减少反射,通常需要在传输线的终端进行阻抗匹配,以确保信号能够顺利传输。
串扰也是影响信号完整性的一个重要因素。
在通信系统中,往往存在着多条并行的传输线,当信号在其中一条传输线上传输时,会通过电磁场的耦合在相邻的传输线上产生干扰信号,这就是串扰。
串扰会导致信号的噪声增加,降低信号的质量。
为了减少串扰,需要合理地设计传输线的布局和间距。
除了上述因素外,电源噪声、时钟抖动等也会对信号完整性产生影响。
电源噪声会导致信号的电压波动,从而影响信号的准确性;时钟抖动则会导致时钟信号的不稳定,影响整个系统的同步性能。
为了分析和解决信号完整性问题,工程师们通常采用一系列的方法和技术。
其中,仿真分析是一种常用的手段。
通过建立通信系统的模型,利用专业的仿真软件对信号的传输过程进行模拟,可以预测可能出现的信号完整性问题,并采取相应的措施进行优化。
第二讲——信号完整性
![第二讲——信号完整性](https://img.taocdn.com/s3/m/3f31f980d4d8d15abe234e36.png)
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。
集成电路设计中的信号完整性分析与优化
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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。
信号完整性复习
![信号完整性复习](https://img.taocdn.com/s3/m/01b3d5144a7302768e993958.png)
第一章概论狭义的信号完整性(SI),是指信号电压(电流)完美的波形形状及质量。
广义的信号完整性(SI),指在高速产品中,由互连线引起的所有信号电压电平和电流不正常现象,包括:噪声、干扰和时序等。
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。
信号完整性强调信号在电路中产生正确响应的能力。
信号无失真:信号经过一个系统后,各个参数被等比例地放大或缩小。
高速的含义:(严格地,高频不一定高速,低频也不一定低速)当系统中的数字信号的上升边小于1ns或时钟频率超过100MHz时,我们称之为高速运行。
物理互连的电阻、电容、电感和传输线效应影响了系统性能。
作者Eric将后果归结为四类SI问题:反射(reflection);串扰(crosstalk);电源噪声(同步开关SSN、地弹、轨道塌陷);电磁干扰(EMI)。
反射(reflection)是指传输线上有回波。
信号功率(电压和电流)的一部分经传输线上传输到负载端,但是有一部分被反射回来形成振铃(ringing),振铃就是反复出现过冲和下冲。
(过冲是指第一个峰值或谷值超过设定电压;下冲类似)。
振铃现象实际上是由阻抗突变产生的反射引起的。
减小阻抗突变问题的方法就是让整个网络中的信号所感受的阻抗保持不变当信号从驱动源输出时,构成信号的电流和电压将互连线看做一个阻抗网络。
当信号沿网络传播时,它不断感受到互连线引起的瞬态阻抗变化。
如果信号感受到的阻抗保持不变,则信号就保持不失真。
一旦阻抗发生变化,信号就会在变化处产生反射,并在通过互连线的剩余部分时发生失真。
如果阻抗改变的程度足够大,失真就会导致错误的触发。
串扰crosstalk)是指两个不同的电性能网络之间的相互作用。
通常,每一个网络既产生串扰,也会被干扰。
电源噪声主要指同步开关噪声(SSN)。
地弹是返回路径中两点之间的电压,它是由于回路中电流变化而产生的。
电气工程中的信号完整性分析
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电气工程中的信号完整性分析在当今高度数字化和信息化的时代,电气工程领域的发展日新月异。
从智能手机到超级计算机,从医疗设备到航空航天系统,电子设备在我们的生活中无处不在。
而在这些复杂的电子系统中,信号完整性成为了确保设备性能稳定、可靠运行的关键因素。
信号完整性,简单来说,就是指信号在传输过程中保持其准确性、完整性和及时性的能力。
如果信号在传输过程中出现失真、衰减、反射、串扰等问题,就可能导致系统性能下降、误码率增加、甚至系统故障。
因此,对电气工程中的信号完整性进行深入分析和研究具有极其重要的意义。
首先,让我们来了解一下信号完整性问题产生的原因。
信号在传输线上传播时,会遇到各种阻抗不匹配的情况。
比如,当信号从驱动源输出,经过传输线到达负载时,如果驱动源的输出阻抗、传输线的特性阻抗和负载的输入阻抗不匹配,就会引起信号的反射。
反射的信号会与原信号叠加,导致信号波形失真。
此外,相邻传输线之间的电磁耦合会产生串扰,使得相邻信号之间相互干扰。
同时,传输线的损耗会导致信号的衰减,从而影响信号的强度和质量。
为了分析信号完整性问题,我们需要一些重要的工具和技术。
时域反射计(TDR)就是其中之一。
TDR 可以通过向传输线发送一个快速上升的脉冲,并测量反射回来的脉冲,来确定传输线中的阻抗不连续点和故障位置。
另一个常用的工具是示波器,它可以直观地显示信号的波形,帮助我们观察信号的失真、噪声等问题。
此外,还有一些仿真软件,如ADS、HFSS 等,可以在设计阶段对电路进行建模和仿真,预测可能出现的信号完整性问题,并提前采取优化措施。
在实际的电气工程应用中,信号完整性问题在高速数字电路中尤为突出。
随着数字信号的频率不断提高,信号的上升时间和下降时间变得越来越短,这对信号传输的要求也越来越高。
例如,在计算机主板上,高速的总线信号需要在严格的时序要求下进行传输,如果出现信号完整性问题,可能会导致数据传输错误,影响计算机的性能。
在通信系统中,高速的射频信号也需要保持良好的完整性,以确保信号的质量和传输距离。
现代电路设计中的信号完整性分析
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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
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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。
信号完整性总结
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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。
刚总结的43个信号完整性专业术语
![刚总结的43个信号完整性专业术语](https://img.taocdn.com/s3/m/836be3ff6bd97f192379e942.png)
刚总结的43个信号完整性专业术语信号完整性术语总结SI专业的领域,有很多专业术语,有些小伙伴经常有时候傻傻分不清楚,笔者整理了一部分。
供大家参考:1.Signal Integrity,SI(信号完整性)信号波形的失真。
2.Power Integrity,PI(电源完整性)有源器件供电互连线及各相关元件上的噪声。
3.ElectroMagnetic Compatibility,EMC(电磁兼容)产品自身产生的电磁辐射和由外场导入产品的电磁干扰。
4.Crosstalk(串扰)一根导线或者走线中的电流在另外一根导线或者走线中感应产生的信号。
5.Forward crosstalk(前向串扰)主动走线到被动走线的耦合噪声,传播方向与主动走线上的信号方向相同。
6.Backward crosstalk(后向串扰)主动走线到被动走线的耦合噪声,传播方向与主动走线上的信号方向相反。
结合“近端和远端”的概念一起理解7.Bandwidth(带宽)电路能通过或者能够进行最小失真处理的频率范围。
8.Bypass Capacitor (旁路电容)主要用来稳定电源电压的电容,尤其是稳定其附近的器件或者电路的电源电压。
9.Capacitive coupling(容性耦合)由于电荷数量的原因,导致一个信号从一个电路、导线或者走线耦合到另外一个电路、导线或者走线。
mon mode current (共模电流)回流信号的电流,我们预料不到它的流通路径。
mon mode signal(共模信号)在器件的输入端,幅度大小相等并且相位一致的信号。
12.Dielectric (电介质)两个走线层之间的绝缘物质。
13.Dielectric absorption(电介质吸收)电介质中的分子开始吸收高频能量,导致信号的高频谐波幅度减小。
14.Dielectric constant(介电常数)绝缘体存储电荷的能力。
实际上,在某些条件下它不再是常数。
15.Relative dielectric constant(相对介电常数)一种物质的介电常数除以真空的介电常数。
第二讲——信号完整性
![第二讲——信号完整性](https://img.taocdn.com/s3/m/3f31f980d4d8d15abe234e36.png)
信号完整性问题(续1)
通常示波器所观察到的数字信号。
信号完整性问题(续2)
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。 • Plateau指信号在上升过程中的平台。 • NMH指逻辑为高信号的噪声余量。 • NML指逻辑为低信号的噪声余量。
4. 数字方波的频谱 数字方波信号的分析最起码要达到5倍f0(f0为方波的基频)。
高速数字电路的特征(续1)
图中演示的是信号的上升时间以及信号沿传输线由输出端到输入端的 传输延迟距离。
高速数字电路的特征(续2)
图中的公式为方波的傅立叶展开,其中T为方波信号的周期,t 为方波 信号的上升/下降时间,TW为方波信号的脉宽。 一般来说如果分析到10 f0,那么傅立叶拟合就比较接近真实情况。
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。
信号主要分为一下几类: 1. 单端信号
单端信号包括 TTL、 CMOS、 SSTL、 GTL等。单端信号比较通用, 且实现成本低。 2. 差分信号 差分信号包括 PECL、 ECL、 LVDS、 CML等。差分信号高速性能 好,电流也比较小。 由于电源层可以滤波和地层不可以滤波,单端信号中的同步开关噪 声的地电流形成地弹电压无法避免;而差分信号对同步开关噪声不 敏感。 3. 一次开关(Incident Switching) 即第一波就超过阈值。 4. 反射开关(Reflected Switching) 第一波不能超过阈值,靠反射超过阈值。
信号完整性100条经验规则
![信号完整性100条经验规则](https://img.taocdn.com/s3/m/6404e6d9ba4cf7ec4afe04a1b0717fd5360cb204.png)
信号完整性100条经验规则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 派)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NH,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。
9、24AWG 线的直径约是20MIL,电阻率约为25 毫欧姆/FT。
10、 1 盎司桶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、当电容器量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。
15、如果问对材料特性一无所知,只知道它是有机绝缘体,则认为它的介电常数约为4。
16、 1 片功率为1W 的芯片,去耦电容(F)可以提供电荷使电压降小于小于5%的时间(S)是C/2。
17、在典型电路板钟,当介质厚度为10MIL 时,电源和地平面间的耦合电容是100PF/IN 平方,并且它与介质厚度成反比。
信号完整性分析
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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。
信号完整性分析范文
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信号完整性分析范文信号完整性分析(Signal Integrity Analysis)是指对数字电路、高速信号传输、功耗分布等进行综合考虑的电路设计步骤。
在现代电路设计中,信号完整性的问题日益凸显,尤其是在高速通信和高性能计算中的应用。
信号完整性分析的目的是要确保信号在传输过程中能够保持原有的质量,不受噪声、时钟偏移、时序失真等问题的影响。
信号完整性分析是一个复杂的过程,它涉及到多个方面的考虑和分析。
首先,需要考虑信号的传输线特性。
在高速设计中,传输线会产生反射、衰减和串扰等问题。
因此,必须对传输线的阻抗匹配、终端匹配和信号层次分割等进行精确计算和模拟,以确保传输线上的信号质量达到要求。
其次,信号完整性分析还需要考虑时钟偏移和时序失真等问题。
时钟偏移是指信号的时钟源和接收器之间存在的时间差异,会导致信号的采样时机发生偏移,进而影响到信号的稳定性和可靠性。
时序失真是指信号在传输过程中,由于信号传播速度的有限性而导致的时序错位和失真问题。
这些问题都需要通过精确的电路模拟和时序仿真来进行分析。
此外,信号完整性分析还需要考虑功耗分布和电磁干扰等问题。
功耗分布是指电路中各个模块和子电路的功率分布情况,对功耗密度的分析能够帮助设计师优化电路结构和提高效能。
而电磁干扰是指信号传输过程中由于电磁场的相互作用而产生的干扰问题,需要通过电磁模拟和电磁兼容性分析来解决。
面对复杂的信号完整性问题,现代电路设计通常采用一系列的设计和验证流程来确保信号的完整性。
首先,对电路进行设计规范和约束的制定,包括信号的最大频率、时序要求、电压幅度等。
然后,在设计阶段对电路进行仿真和分析,利用电磁场分析、传输线模型、时钟源校准等手段对信号的完整性进行评估。
最后,在芯片或电路板的制造和调试阶段,需要进行物理测量和分析,对实际的电路性能进行验证。
综上所述,信号完整性分析是现代电路设计中不可或缺的一环。
它不仅需要考虑传输线特性、时序失真等问题,还需要关注功耗分布和电磁干扰等方面的因素。
微电子器件的信号完整性分析
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微电子器件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,微电子器件的性能和可靠性在很大程度上取决于信号的完整性。
信号完整性是指在信号传输过程中,保持信号的准确性、完整性和时序正确性,以确保电子系统能够正常、稳定地工作。
微电子器件的信号传输路径通常包括芯片内部的布线、封装引脚、电路板走线以及连接器等。
在这个复杂的传输过程中,存在着多种因素可能会影响信号的完整性。
首先,信号的反射是一个常见的问题。
当信号在传输路径中遇到阻抗不连续的点时,部分信号会被反射回来,与原始信号叠加,导致信号失真。
例如,在电路板走线中,线宽的突然变化、分支点或者不同层之间的过渡都可能引起阻抗的不连续。
其次,串扰也是不容忽视的。
相邻的信号线路之间会存在电磁耦合,使得一条线路上的信号对另一条线路产生干扰。
这种串扰在高速数字信号传输中尤为明显,可能导致误码和信号时序的偏差。
信号的衰减和损耗也是影响信号完整性的重要因素。
信号在传输过程中会因为电阻、电容和电感等寄生参数的存在而逐渐减弱。
特别是在高频信号传输中,趋肤效应和介质损耗会使信号的能量大量损失。
为了分析和解决这些信号完整性问题,我们需要借助一系列的工具和技术。
时域反射计(TDR)是一种常用的测试设备,它可以通过向传输线发送一个脉冲信号,并测量反射信号的时间和幅度,来确定阻抗不连续的位置和程度。
眼图分析是评估高速数字信号质量的重要方法。
通过叠加多个信号周期的波形,可以直观地观察到信号的幅度、上升时间、下降时间和抖动等特征。
一个清晰、张开的眼图表示信号质量良好,而一个模糊、闭合的眼图则意味着存在信号完整性问题。
此外,电磁场仿真软件在信号完整性分析中也发挥着重要作用。
通过建立电子器件和传输路径的三维模型,可以精确地计算电磁场分布和信号传输特性,从而预测和优化信号的完整性。
在电路设计阶段,就应该考虑信号完整性的问题。
合理的布线规划是关键,例如保持线间距均匀、减少走线的弯曲和分支、采用阻抗控制布线等。
信号完整性
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1、什么是信号完整性(Singnal Integrity)?信号完整性(Singnal Integrity)是指一个信号在电路中产生正确的相应的能力。
信号具有良好的信号完整性(Singnal Integrity)是指当在需要的时候,具有所必须达到的电压电平数值。
主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。
常见信号完整性问题及解决方法:问题可能原因解决方法其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载在接收端端接,重新布线或检查地平面过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器使用能提供更大驱动电流的驱动源时延太大传输线距离太长替换或重新布线,检查串行端接头使用阻抗匹配的驱动源,变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送端串接阻尼电阻2、什么是串扰(crosstalk)?串扰(crosstalk)是指在两个不同的电性能之间的相互作用。
产生串扰(crosstalk)被称为Aggressor,而另一个收到干扰的被称为 Victim.通常,一个网络既是Aggressor(入侵者),又是Victim(受害者)。
振铃和地弹都属于信号完整性问题中单信号线的现象(伴有地平面回路),串扰则是由同一PCB板上的两条信号线与地平面引起的,故也称为三线系统。
串扰是两条信号线之间的耦合,信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。
容性耦合引发耦合电流,而感性耦合引发耦合电压。
PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。
3、什么是电磁兼容(EMI)?电磁干扰(Ectromagnetioc Interference),或者电磁兼容性(EMI),是从一个传输线(transmission line)(例如电缆、导线或封装的管脚)得到的具有天线特性的结果。
印制电路板、集成电路和许多电缆发射并影响电磁兼容性(EMI)的问题。
电子设计中的信号完整性分析与优化
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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。
信号完整性的分析报告
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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。
按公式计算反射系数为-1,说明反射电压为-3.3V,因此反射点电压为0。
信号完整性概念汇总
![信号完整性概念汇总](https://img.taocdn.com/s3/m/ba3f9c3984868762caaed5fd.png)
上升/下降时间(Rise/Fall Time):信号从低电平跳变到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。
截止频率(Knee Frequency):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。
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称为特征阻抗,也称为浪涌阻抗,记为Z0。
可以用传输线上输入电压对输入电流的比值(U/I)来表示。
传输延迟(Propagation delay):指信号在传输线上的传播延迟,与线长和信号传播速度有关,记为tPD。
微带线(Micro-Strip):指只有一边存在参考平面的传输线。
带状线(Strip-Line):指两边都有参考平面的传输线。
反射(Reflection):指由于阻抗不匹配而造成的信号能量的不完全吸收。
反射的程度可用反射系数ρ表示。
过冲/下冲(Over Shoot/Under Shoot):过冲就是指接收信号的第一个峰值或谷值超过设定电压。
对于上升沿是指第一个峰值超过最高电压;对于下降沿是指第一个谷值超过最低电压;而下冲是指第二个谷值或峰值。
振荡:在一个时钟周期中,反复出现过冲和下冲,就称为振荡。
振荡根据表现形式可分为振铃和环绕振荡。
振铃为欠阻尼振荡,而环绕振荡为过阻尼振荡。
匹配(Termination):指为了消除反射而通过添加电阻或电容元件来达到阻抗一致性的效果。
因为通常在源端或终端采用,所以也称为端接。
串扰:串扰是指当信号在传输线上传播时,因电磁耦合而对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰。
这种干扰是由于传输线之间的互感和互容引起的。
信号回流(Return Current):指伴随着信号传播的返回电流。
前向串扰(Forward Crosstalk):指干扰源对被干扰源的接收端产生的第一次干扰,也称为远端串扰(Far-end Crosstalk)。
国际大师总结:信号完整性100条经验法则
![国际大师总结:信号完整性100条经验法则](https://img.taocdn.com/s3/m/9a3d59063c1ec5da50e27082.png)
国际大师总结:信号完整性100条经验法则
于受害线两边邻近的那两跟线。
87、在50欧姆总线中,线间距离等于线宽时,受害线上95%的窜扰来源于受害线两边距离最近的每边各两根线条。
88、在50欧姆总线中,线间距离是线宽的2倍时,受害线上100%的窜扰来源于受害线两边邻近的那两根线条。
这是忽略与总线中其他所有线条间的耦合。
89、对于表面布线,加大相邻信号线间的距离使之足以添加一个防护布线,串扰常常就会减小到一个可以接受的水平,而且这是没必要增加防护布线。
添加终端短接的防护布线可将串扰减小到50%。
90、对于带状线,使用防护线可以使串扰减小到不用防护线时的10%。
91、为了保持开关噪声在可以接受的水平,必须时互感小于2.5nhx上升时间(ns)。
92、对于受开关噪声限制的接插件或者封装来说,最大可用的时钟频率是
250MHZ/(NxLm)。
其中,Lm是信号/返回路径对之间的互感(nh),N是同时开馆的数量。
93、在LVDS信号中,共模信号分量是比差分信号分量达2倍以上。
94、如果之间没有耦合,差分对的差分阻抗是其中任意一个单端线阻抗的2倍。
95、一对50欧姆微带线,只要其中一跟线的电压维持在高或低不变,
则另一跟线的单端特性阻抗就与邻近线的距离完全无关。
96、在紧耦合差分微带线中,与线宽等于线间距时的耦合相比,线条离。
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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。
1. 串扰与两个或多个信号/返回回路之间的容性耦合和感性耦合有关。
它通常都很大,足以引起许多问题。
2. 返回平面是宽平面时,串扰最低。
这时,容性耦合与感性耦合相当,两者都必须被考虑。
3. 串扰主要是由于边缘场的耦合,所以减小串扰最重要的方法就是增大信号路径之间的距离(远离)。
4. 与动态信号路径相邻的静态线上近端噪声和远端噪声的特征是不同的。
近端噪声与容性耦合电流和感性耦合电流的总和有关,远端噪声与容性耦合电流和感性耦合电流的差有关。
5. 对于总线中耦合的最坏情况,为了保持近端噪声小于5%,50Ω传输线线间的距离应至少为线宽的两倍。
6. 耦合长度等于上升边的空间延伸时,近端噪声将达到最大饱和值。
7. 远端噪声与耦合长度时延和上升时间的比值成正比。
对于一对间距等于线宽的微带线,当耦合长度时延等于上升时间时,远端噪声约为4%。
8. 在紧耦合总线中,只考虑受害线两边最近的两条攻击线,就可以包括95%耦合噪声。
9. 带状线中没有远端串扰。
10. 如果要求有非常高的隔离度,应使用有防护布线的带状线,这时隔离度可以大于-160dB。
11. 在有些封装和接插件中互感在耦合噪声中占主导地位。
随着上升时间减小,两个信号/返回路径的回路之间最大容许的互感量也减小。
这将使设计高速性能器件变得更加困难。
1. 差分对是任意两条传输线。
2. 与单端信号相比,差分信号在信号完整性方面有很多优势。
如降低了轨道塌陷和EMI,有更好的抗噪声能力,对衰减不敏感。
3. 加在差分对上的每个信号都可以用该信号的差分信号分量和共模信号分量描述。
每个分量在线对上传播时会受到不同的阻抗。
4. 差分阻抗是差分信号感受到的阻抗。
5. 模态是差分对的特殊工作状态。
激励某种模态的电压模式将沿线无失真地传播。
6. 差分对可以完全地用奇模阻抗、偶模阻抗、奇模时延、偶模时延加以描述。