什么是信号完整性 信号完整性(Signal Integrity)可以泛指信号电压、电流在互连结构传输过程中的信号质 量问题,包括噪声、干扰及由其造成的时序影响等。 什么时候需要考虑信号完整性问题呢? 一般来说,传统的电路学理论适用于信号互连的电路尺寸远小于传输信号中设计者所关 心的比较高频率所对应波长的电路结构分析。此时,信号的互连等效于一阶电路元件,被称为 集总元件(Lumped Elements):反之,当信号互连的电路尺寸接近传输信号中设计者所关心 的比较高频率所对应的波长时,由于互连路径上不同位置的电压或电流的大小与相位均可能不 同,信号的互连等效于多阶电路元件,...
1、什么是信号完整性“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的,尽管信息是数字的,但承载这些信息的电压或者电流波形确实模拟的,噪声、损耗、供电的不稳定等多种因素都会使电压或者电流发生畸变,如果畸变严重到一定程度,接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1}码,这就是信号完整性问题。广义上讲,信号完整性(SignalIntegrity,SI)包括由于互连、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题。 2、SI问题的根源:频率提高、上升时间减小、摆幅降低、互连通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等都可能导致信号完整性问题;但其根源主要是信号上升时间减小。注:上升时间越小,信号...
比如,在现在常见的高速串行传输链路中,几个吉赫兹(GHz)以上的信号在电路板上 的走线传输,由于本质上电路板上传输线的损耗是随着频率的升高而增大的(在后面的传输 线部分及S参数部分都会有介绍),使得高频分量的损耗大于低频分量的损耗,在接收端收 到的各个频率分量不是原来的样子,使得这些频率分量起来的数字时域信号产生畸变。 所以,在高速串行传输中,会釆用一些信号处理的方法来补偿高频分量比低频分量传输时损 耗大的问题。比如去加重(在发送时人为降低低频分量)和预加重(在发送时人为提高高频 分量)。什么时候需要考虑信号完整性问题呢?贵州信号完整性分析保养 信号完整性分析指的是在高速数字系统设计中,分析...
1、什么是信号完整性“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的,尽管信息是数字的,但承载这些信息的电压或者电流波形确实模拟的,噪声、损耗、供电的不稳定等多种因素都会使电压或者电流发生畸变,如果畸变严重到一定程度,接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1}码,这就是信号完整性问题。广义上讲,信号完整性(SignalIntegrity,SI)包括由于互连、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题。 2、SI问题的根源:频率提高、上升时间减小、摆幅降低、互连通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等都可能导致信号完整性问题;但其根源主要是信号上升时间减小。注:上升时间越小,信号...
典型的数字信号波形可以知道如下几点 (1)过冲包括上过冲(Overshoot_High)和下过冲(Overshoot_Low)。上过冲是信号高于信号供电电源电压Kc的最高电压,下过冲是信号低于参考地电压厶的比较低电压。过冲可能不会对功能产生影响,但是过冲过大会造成器件损坏,影响器件的可靠性。 (2) 回冲是信号在达到比较低电压或最高电压后回到厶之上(下回冲,Ringback_Low) 或心之下的电压(上回冲,Ringback_Low)。回冲会使信号的噪声容限减小,需要控制在保 证翻转门限电平的范围,否则对时钟信号回冲过大会造成判决逻辑错误,对数据或地址信号 回冲过大会使有效判决...
信号完整性是指信号在传输过程中是否保持其原始形态和质量。在高速数字系统中,信号完整性非常重要,因为信号受到的噪声和失真可能会导致错误或故障。因此,信号完整性的分析和优化是数字系统设计中至关重要的一步。 以下是一些信号完整性的基础知识: 1.时域和频域 在信号完整性分析中,时域和频域都是非常重要的概念。时域描述随时间变化的信号波形,包括上升时间、下降时间,瞬态响应等等。频域描述信号的频率特性,包括截止频率、带宽、幅度响应等等。 2.常见的失真类型 在数字系统中,常见的失真类型包括内插失真、抖动、幅度失真和相位失真等。这些失真类型经常与信号的传输有关,因此分析信号...
信号完整性分析的传输线理论 传输线的定义 传输线可定义为传输电流的有信号回流的信号线,所以,电路板上的走线、同轴电缆、 双绞线等有信号回流的信号传输路径都可以看作传输线。前面我们说过,当信号互连的电路 尺寸接近信号中设计者所关心的比较高频率的波长时,互连线上不同位置的电压或电流的大小 与相位均可能不相同,需要用到分布式元件来考虑。 现代的智能手机、计算机、通信设备等电子产品都内含复杂的电路板,这些电路板上的走 线都可以认为是传输线,它们负责把各种芯片连接在一起,并相互进行通信, 信号完整性(SI)、电源完整性(PI)和电磁完整性(EMI)三类性能分析技术。云南信号完整性分...
信号完整性的设计方法(步骤) 掌握信号完整性问题的相关知识;系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案,搭建稳健的系统框架;对目标电路板上的信号进行分类,识别潜在的SI风险,确定SI设计的总体原则;在原理图阶段,按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计;PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标,制定详细SI设计规则;PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标,并适当修改。 设计难点信号 质量的各项特征:幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1:影响信号质量的因素非常多,这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起...
要想得到零边沿时间的理想方波,理论上是需要无穷大频率的频率分量。如果比较高只考 虑到某个频率点处的频率分量,则来出的时域波形边沿时间会蜕化,会使得边沿时间增大。 如,一个频率为500MHz的理想方波,其5次谐波分量是2500M,如果把5次谐波以 内所有分量成时域信号,贝U其边沿时间大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。 我们可以把数字信号假设为一个时间轴上无穷的梯形波的周期信号,它的傅里叶变换。 对应于每个频率点的正弦波的幅度,我们可以勾勒出频谱包络线. 信号完整性分析近端串扰与远端串扰问题?智能化多端口矩阵测试信号完整性分析商家时域数字信号转换得到的频...
从频域上看,判断是否是高速数字信号的准则不仅是信号的基础频率,还包括其高次 波影响。对数字电路而言,边沿的速率是直观的因素之一。在工程上可以认为当信号边沿 时间小于4〜6倍的互连传输时延时,应考虑信号完整性的行为。 从时域信号波形来看,我们可以看到后面研究的传输线的特征阻抗、反射、串扰及 同步开关噪声等问题都是研究数字信号从0到1和从1到0跳变时的瞬态行为,其与边沿 速率相关。 这是一个2MHz时钟信号传输的电路,由3807时钟驱动器输出(D41),经过一段电路 板走线(TL1)后接一个电阻(R113),再经过一段电路板走线(TL2)连到接收端(D40), 为什么3807的输出...
信号完整性是指保证信号在传输路径中受到少的干扰和失真以及在接收端能够正确解码。在高速数字系统中,信号完整性是保证系统性能和可靠性的关键因素。本文将介绍信号完整性的基础知识。 1. 信号完整性相关参数: -上升时间:信号从低电平变为高电平所需的时间;-下降时间:信号从高电平变为低电平所需的时间;-瞬态响应:信号从一种状态切换到另一种状态时的响应;-带宽:信号能够通过的频率范围;-截止频率:信号频率响应的边缘频率,信号经过该频率时会有很大的衰减;-抖动:时钟信号在传输路径中存在的时间偏差;-串扰:信号在传输路径中相互干扰的现象;-辐射干扰:高速电路产生的电磁辐射干扰其他电路的现象;...
一项是信号完整性测试,特别是对于高速信号,信号完整性测试尤为关键。完整性的测试手段种类繁多,有频域,也有时域的,还有一些综合性的手段,比如误码测试。不管是哪一种测试手段,都存在这样那样的局限性,它们都只是针对某些特定的场景或者应用而使用。只有选择合适测试方法,才可以更好地评估产品特性。下面是常用的一些测试方法和使用的仪器。(1)波形测试使用示波器进行波形测试,这是信号完整性测试中常用的评估方法。主要测试波形幅度、边沿和毛刺等,通过测试波形的参数,可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求,有没有存在信号毛刺等。波形测试也要遵循一些要求,比如选择合适的示波器、测试探头以及制作好测试...
3、串扰和阻抗控制来自邻近信号线的耦合将导致串扰并改变信号线的阻抗。相邻平行信号线的耦合分析可能决定信号线之间或者各类信号线之间的“安全”或预期间距(或者平行布线长度)。比如,欲将时钟到数据信号节点的串扰限制在100mV以内,却要信号走线保持平行,你就可以通过计算或仿真,找到在任何给定布线层上信号之间的小允许间距。同时,如果设计中包含阻抗重要的节点(或者是时钟或者高速内存架构),你就必须将布线放置在一层(或若干层)上以得到想要的阻抗。 4、重要的高速节点延迟和时滞是时钟布线必须考虑的关键因素。因为时序要求严格,这种节点通常必须采用端接器件才能达到比较好SI质量。要预先确定这些节点,同...
信号完整性--系统化设计方法及案例分析 信号完整性是内嵌于PCB设计中的一项必备内容,无论高速板还是低速板或多或少都会涉及信号完整性问题。仿真或者guideline的确可以解决部分问题,但无法覆盖全部风险点,对高危风险点失去控制经常导致设计失败,保证设计成功需要系统化的设计方法。许多工程师对信号完整性知识有所了解,但干活时却无处着手。把信号完整性设计落到实处,也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系统化设计方法是于争博士多年工程设计中摸索总结出来的一套稳健高效的方法,让设计有章可循,快速提升工程师的设计能力。 信号完整性(SI)和电源完整性(PI)知识体系中重要的知识点,以及经常...
从1/叫转折频率开始,频谱的谐波分量是按I/?下降的,也就是-40dB/dec (-40分贝每 十倍频,即每增大十倍频率,谐波分量减小100倍)。可以看到相对于理想方波,从这个频 率开始,信号的谐波分量大大减小。 基本上可以看到数字信号的频域分量大部分集中在1/7U,这个频率以下,我们可以将这个 频率称之为信号的带宽,工程上可以近似为0.35/0,当对设计要求严格的时候,也可近似为 0.5/rro。 也就是说,叠加信号带宽(0.35/。)以下的频率分量基本上可以复现边沿时间是tr 的数字时;域波形信号。这个频率通常也叫作转折频率或截止频率(Fknee或cut off frequ...
信号完整性--系统化设计方法及案例分析 信号完整性是内嵌于PCB设计中的一项必备内容,无论高速板还是低速板或多或少都会涉及信号完整性问题。仿真或者guideline的确可以解决部分问题,但无法覆盖全部风险点,对高危风险点失去控制经常导致设计失败,保证设计成功需要系统化的设计方法。许多工程师对信号完整性知识有所了解,但干活时却无处着手。把信号完整性设计落到实处,也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系统化设计方法是于争博士多年工程设计中摸索总结出来的一套稳健高效的方法,让设计有章可循,快速提升工程师的设计能力。 信号完整性(SI)和电源完整性(PI)知识体系中重要的知识点,以及经常...
信号完整性是指保证信号在传输路径中受到少的干扰和失真以及在接收端能够正确解码。在高速数字系统中,信号完整性是保证系统性能和可靠性的关键因素。本文将介绍信号完整性的基础知识。 1. 信号完整性相关参数: -上升时间:信号从低电平变为高电平所需的时间;-下降时间:信号从高电平变为低电平所需的时间;-瞬态响应:信号从一种状态切换到另一种状态时的响应;-带宽:信号能够通过的频率范围;-截止频率:信号频率响应的边缘频率,信号经过该频率时会有很大的衰减;-抖动:时钟信号在传输路径中存在的时间偏差;-串扰:信号在传输路径中相互干扰的现象;-辐射干扰:高速电路产生的电磁辐射干扰其他电路的现象;...
根据上述数据,你就可以选择层叠了。注意,几乎每一个插入其它电路板或者背板的PCB都有厚度要求,而且多数电路板制造商对其可制造的不同类型的层有固定的厚度要求,这将会极大地约束终层叠的数目。你可能很想与制造商紧密合作来定义层叠的数目。应该采用阻抗控制工具为不同层生成目标阻抗范围,务必要考虑到制造商提供的制造允许误差和邻近布线的影响。在信号完整的理想情况下,所有高速节点应该布线在阻抗控制内层(例如带状线)。要使SI比较好并保持电路板去耦,就应该尽可能将接地层/电源层成对布放。如果只能有一对接地层/电源层,你就只有将就了。如果根本就没有电源层,根据定义你可能会遇到SI问题。你还可能遇到这样的情况,即在...
信号完整性的设计方法(步骤) 掌握信号完整性问题的相关知识;系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案,搭建稳健的系统框架;对目标电路板上的信号进行分类,识别潜在的SI风险,确定SI设计的总体原则;在原理图阶段,按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计;PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标,制定详细SI设计规则;PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标,并适当修改。 设计难点信号 质量的各项特征:幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1:影响信号质量的因素非常多,这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起...
其次要注重细节。比如测试点通常选择放在接收器件的管脚,如果条件限制放不到上面去的,比如 BGA 封装的器件,可以放到靠近管脚的 PCB 走线上或者过孔上面。距离接收器件管脚过远,因为信号反射,可能会导致测试结果和实际信号差异比较大;探头的地线尽量选择短地线等。 ,需要注意一下匹配。这个主要是针对使用同轴电缆去测试的情况,同轴直接接到示波器上去,负载通常是 50 欧姆,并且是直流耦合,而对于某些电路,需要直流偏置,直接将测试系统接入时会影响电路工作状态,从而测试不到正常的波形。 信号完整性测量和数据后期处理;信号完整性测试信号完整性分析系列 什么是信号完整性 信号完整性(Sig...
信号完整性改善方法: -添加电源滤波电容和电源抗性; -添加信号滤波器; -减少线路长度; -减少单板上的信号层间距离; -加强屏蔽接地,减少电磁辐射干扰; -使用差分信号传输,减少串扰。 综上所述,理解信号完整性的基础知识并掌握常用的测试方法,对于设计高速数字系统以及解决信号干扰和失真问题非常重要。 总之,信号完整性是高速数字系统设计中的一个关键问题,它需要设计人员了解基本概念、常见的失真类型和相应的分析方法。通过对信号完整性进行分析和优化,可以确保数字系统在传输和处理高速数据时能够满足性能和可靠性要求。 基于多信号测试性设计分析;甘肃信号...
信号完整性 常用的三种测试方法 信号完整性测试的手段有很多,主要的一些手段有波形测试、眼图测试、抖动测试等,目前应用比较的信号完整性测试手段应该是波形测试,即——使用示波器测试波形幅度、边沿和毛刺等,通过测试波形的参数,可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求,有没有存在信号毛刺等。 信号完整性的测试手段主要可以分为三大类,下面对这些手段进行一些说明。 抖动测试 抖动测试现在越来越受到重视,因为的抖动测试仪器,比如TIA(时间间隔分析仪)、SIA3000,价格非常昂贵,使用得比较少。使用得*多是示波器加上软件处理,如TEK的TDSJIT3软件。通过软件处理...
3. 电路模型 模拟电路模型是描述数字信号传输途中信号失真的基本工具。简单的模拟电路模型是传输线,它描述了信号在电线上传输的过程中可能遇到的电路效应,包括电容、电感、电阻等。 4. 分析方法 对于信号完整性的分析,可以采用几种不同的方法来评估系统中信号的失真和其他问题。常用的方法包括传输线建模、频率响应分析和时钟失真分析。 总之,信号完整性是高速数字系统设计中的一个关键问题,它需要设计人员了解基本概念、常见的失真类型和相应的分析方法。通过对信号完整性进行分析和优化,可以确保数字系统在传输和处理高速数据时能够满足性能和可靠性要求。 信号完整性(SI)、电源完整性(PI...
从频域上看,判断是否是高速数字信号的准则不仅是信号的基础频率,还包括其高次 波影响。对数字电路而言,边沿的速率是直观的因素之一。在工程上可以认为当信号边沿 时间小于4〜6倍的互连传输时延时,应考虑信号完整性的行为。 从时域信号波形来看,我们可以看到后面研究的传输线的特征阻抗、反射、串扰及 同步开关噪声等问题都是研究数字信号从0到1和从1到0跳变时的瞬态行为,其与边沿 速率相关。 这是一个2MHz时钟信号传输的电路,由3807时钟驱动器输出(D41),经过一段电路 板走线(TL1)后接一个电阻(R113),再经过一段电路板走线(TL2)连到接收端(D40), 为什么3807的输出...
数字信号的时域和频域 数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界,频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段,时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。 假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号,其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。 可见对于理想方波,其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率),也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。 克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性考虑的问题?福...
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...
1、什么是信号完整性“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的,尽管信息是数字的,但承载这些信息的电压或者电流波形确实模拟的,噪声、损耗、供电的不稳定等多种因素都会使电压或者电流发生畸变,如果畸变严重到一定程度,接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1}码,这就是信号完整性问题。广义上讲,信号完整性(SignalIntegrity,SI)包括由于互连、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题。 2、SI问题的根源:频率提高、上升时间减小、摆幅降低、互连通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等都可能导致信号完整性问题;但其根源主要是信号上升时间减小。注:上升时间越小,信号...
信号完整性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(cross...
信号完整性分析 当产品设计从仿真阶段进展到硬件环节时,您需要使用矢量网络分析仪(VNA)来测试高速数字互连。首先,您需要对通道、物理层设备、连接器、电缆、背板或印刷电路板的预期测量结果有所了解。在获得实际测量结果之后,再将实际结果与这个预期结果进行比较。我们的目标是,通过软件和硬件来建立可靠的信号完整性工作流程。硬件测量步骤包括仪器测量设置,获取通道数据,以及分析通道性能。 对于矢量网络分析仪(VNA)等高动态范围的仪器,您需要了解误差校正,才能确保准确的S参数测量。误差校正包括校准(测量前误差校正)和去嵌入(测量后误差校正)。通过调整校准和去嵌入的参考点检查通道中除了DUT之...
1、什么是信号完整性“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的,尽管信息是数字的,但承载这些信息的电压或者电流波形确实模拟的,噪声、损耗、供电的不稳定等多种因素都会使电压或者电流发生畸变,如果畸变严重到一定程度,接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1}码,这就是信号完整性问题。广义上讲,信号完整性(SignalIntegrity,SI)包括由于互连、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题。 2、SI问题的根源:频率提高、上升时间减小、摆幅降低、互连通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等都可能导致信号完整性问题;但其根源主要是信号上升时间减小。注:上升时间越小,信号...