信号完整性
信号在传输路径上的质量
信号完整性是指信号在传输路径上的质量,传输路径可以是普通的金属线,可以是光学器件,也可以是其他媒质。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。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的,而是系统设计中多种因素共同引起的。
简介
信号完整性(英语:Signal integrity, SI)是对于电子信号质量的一系列度量标准。在数字电路中,一串二进制的信号流是通过电压(或电流)的波形来表示。然而,自然界的信号实际上都是模拟的,而非数字的,所有的信号都受噪音、扭曲和损失影响。在短距离、低比特率的情况里,一个简单的导体可以忠实地传输信号。而长距离、高比特率的信号如果通过几种不同的导体,多种效应可以降低信号的可信度,这样系统或设备不能正常工作。信号完整性工程是分析和缓解上述负面效应的一项任务,在所有水平的电子封装和组装,例如集成电路的内部连接、集成电路封装印制电路板等工艺过程中,都是一项十分重要的活动。
信号完整性考虑的问题主要有振铃(ringing)、串扰(crosstalk)、接地反弹、扭曲(skew)、信号损失和电源供应中的噪音。
测试设备
不管是在系统中什么地方,隔离并排除信号完整性故障总是一项极具挑战性的任务。您需要高带宽而且省时的解决方案来正确解决高速信号偏差问题,信号完整性测试设备包括数字示波器逻辑分析仪实时频谱分析仪时域反射计信号发生器、高保真探头和分析软件。
理论研究包括
一般讨论的信号完整性基本上以研究数字电路为基础,研究数字电路的模拟特性。主要包含两个方面:信号的幅度(电压)和信号时序。
与信号完整性噪声问题有关的四类噪声源:
1、单一网络的信号质量
2、多网络间的串扰
3、电源与地分配中的轨道塌陷
4、来自整个系统的电磁干扰和辐射
当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收芯片管脚时,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。信号完整性主要表现在延迟、反射、串扰、时序、振荡等几个方面。一般认为,当系统工作在50MHz时,就会产生信号完整性问题,而随着系统和器件频率的不断攀升,信号完整性的问题也就愈发突出。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等这些问题都会引起信号完整性问题,导致系统工作不稳定,甚至完全不能正常工作。
信号完整性和低功耗在蜂窝电话设计中是特别关键的考虑因素,EP谐波吸收装置有助三阶谐波频率轻易通过,并将失真和抖动减小至几乎检测不到的水平。
随着集成电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加,信号完整性已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等因素,都会引起信号完整性问题,导致系统工作不稳定,甚至完全不工作。 如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信号完整性的因素,并采取有效的控制措施,已经成为当今PCB设计业界中的一个热门课题。
参考资料
最新修订时间:2023-05-22 10:46
目录
概述
简介
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