信号完整性分析笔记(全)

在AD出Gerber的时候，在layer选项下有2个栏，Layer to Plots和Mechanical layers to Add to All Plot. 一般情况下Mechanical layers to Add to All Plot.可以不予理会，此处的意思表示需要添加到任何层面的mechanical layers

出Gerber的时候，如果没有删除room，有时会提示The film is too small for this PCB.因为room 会在角落离开PCB很远，但是gerber需要包含room的信息，如果gerber时候设置的film 的大小比较小，就会有这个问题。如果有些object实在无法寻找，而需要的object比较好选择，可以ctrl+A,然后deselect需要的object，直接del即可将无法找寻的objectdel掉

用PCB Inspector批量修改pad的soldermask expansion的时候，必须先勾选soldermask override，表示可以自定义soldermask expansion

在Altium Designer里面设置内层pad和via的连接的时候，需要将pad设置为thermal，而via不需要，在设置all pad thermal connect以后，需要再add一个all direct connect的rule，优先级设置低于all pad thermal connect..否则所有的via将不会被连接到内层的plane

低阻抗PDS的设计要点

使GND与VCC尽量靠近 / 低电感值的去耦电容 / 封装assign多个寄生电感低的VCC与GND Via/

常见的电磁干扰源

差分信号转化为公模信号，在外部双绞线缆上输出

PCB地弹在外部单端屏蔽线上产生公模电流。附加的噪声可以由内部产生的辐射泄露溢出屏蔽罩引起

做PCB NPTH的时候，可以在mechaincal 1层做一个NPTH，选中，Tool -> Convert -> Creat Board Cutout from Select Primitives

可以在PCB上做一个针对所有层的Routing Keepout（not all electronical layer）,首先在mechaincal 1 layer上做一个primitive,选中，Tool -> Convert -> Creat Cutout from Select Primitives

在allegro中，框选一个封闭的line，可以compose 以line为外框的shape。

也可以选择一个unfill的shape，compose一个static shape

返回路径是平面时是实现串扰最低的结构，一旦返回路径的平面发生变化，就会增加传输线之间的串扰

上升沿时间与频率的关系：RT=1/10F

其中：RT单位为ns，F的单位为GHz

信号沿传输线传输，电压形成传输线之间的电场，电流形成传输线周围的磁场，传输线上信号的传播也是电磁波的传输。信号的传输不仅传输电流和电压，同时还传播着电场和磁场

单位长度导线的自感约为25nH/in

圆形线圈的回路自感 L=32XRXIn(4R/D)nH

R为线圈半径，D为导线直径，单位均为in

在每个频率点，反射电压与入射电压之比称为S参数

任何谐波的幅度都可以由V×2/(nπ)计算得出，V为最大电压值

带宽用来描述频谱中有效的最高正弦波频率

导体损耗和介质损耗，每种损耗过程对高频分量和低频分量的衰减是不一样的，所以以传输线传输的信号在到达load的时候信号的上升时间会有所改变

在FR4介质上， 2G以下的频率的衰减不过-1dB，10G以上频率的衰减为-4dB

带宽与上升时间的关系：BW=0.35/RT

其中BW为带宽，单位为GHz; RT表示10%~90%的上升时间，单位为ns

理想方波的谐波幅度下降的速度近似于1/f, 当实际波形的谐波幅度下降速度大于1/f的时候，此时谐波的频率即带宽

电路中的振铃可能会使高频分量的幅度增加。当波形出现振铃时，其带宽约等于振铃频率

如果电流有理想方波的特性，尽管各次谐波的幅度已1/f的速度下降，但是由于共模电流的辐射是随着频率线性增加的，各次谐波的辐射能力也随着频率f上升，因此各次谐波对EMI 的影响都是相等的，为了减小EMI，应在设计中尽量减小信号的带宽。

带宽与时钟的经验公式

BW=5 X F

(以上升时间为7%周期为前提)

测量的带宽指在带宽频率的范围内，测量得到的数据有比较好的精度。注意与器件的带宽相区别。模型的带宽指在带宽的范围内，利用模型可以得到比较精确的结果。传输线带宽指用传输线传输信号，当信号传输损耗不影响系统工作时最高正弦波的频率

传输线的3dB带宽：在实际应用中，传输线的带宽指传输的频率分量减小了3dB，也就是幅度减小为入射值的70%。

传输线的本征上升时间指传输线的带宽对应的最快上升时间。比如传输线的带宽是1G，那么对应的传输线的最小的上升时间为RT=0.35/1G=0.35ns.，如果不考虑传输线带宽，一个信号的带宽是8G，对应的上升时间RT=0.35/8G=0.044ns,.当这个信号以1G带宽的传输线作为载体的时候，他的上升时间会受到传输线带宽的制约，具体的计算公式

R tout=sqrt(RT in2+RT interconnect2)

其中所有RT均为10%~90%的上升时间

正弦电流与正弦电压之比不是正弦波，而是一些包含每个频率点上幅度的比值和相移的信息

在频域中，阻抗所表示的相移指的是电压超前电流的相移

随着频率的升高，流经电容器的电流（I=C×w×V×cos(wt)）会增大

流经电容的电流超前于电压π/4的相位，流经电感的电流滞后于电压π/4的相位。

实际零件模型的带宽很难计算，只能通过测量得到

电阻值的计算公式

R表示电阻值，单位 Ohm

ρ表示导线的体电阻率，单位为Ω.cm

d表示互联线2端的距离，单位为cm

A表示导线的横截面，单位为cm*cm

直径为1mil, 长为80mil的键合线的电阻值大约为0.1 Ohm，键合线(铜)的单位长度的电阻大约是1 Ohm/in

宽10mil，厚度为0.5 oz的铜导线的单位长度电阻是0.1 Ohm/in。对于1oz的铜导线，电阻在20MHz处开始增加

体电阻率与体电导率的积为1

电阻率的单位是Ω.m，电导率的单位为Ω/m

2个同心球面之间的电容为C=4πε*r*r1/(r1-r)

ε:空间的介电常数，自由空间的介电常数为0.089pF/cm或者0.225pF/in

r,r1: 球体的内外径，单位为cm或者in

当内球面半径大于外球面半径10倍以上时候

C=4πε*r（r为内球面半径）

相对于某个表面，每个孤立的导体都有电容，这个电容不一定很小，而是有个与直径相关的最小值，导体距离附近的某个表面越近，他的电容量就越大。通常1in的直径的球面电容量约为2pF

平行板电容近似有一个前提条件，他假定了平行板周围的的边缘场效应是不存在的。在实际中，考虑边缘场效应后，实际的电容量要大于近似值

介电常数的本质是相对于空气的介电常数，所以是没有单位的，空气的介电常数为0.089pF/cm或者0.225pF/in。介电常数越大，电容值越高。水的介电常数约为80，同质固体材料介电常数会随频率的变化而变化，FR4从1KHz到10MHz，介电常数由4.8为4.4，而从1G到10G，介电常数就非常稳定了