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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，以及经常导致设计失败的隐藏的风险点。围绕这些知识点，通过一个个案例逐步展开系统化设计方法的理念、思路和具体操作方法。通过一个完整的案例展示对整个单板进行系统化信号完整性设计的执行步骤和操作方法。 克劳德高速数字信号的测试,主要目的是对其进行信号完整性分析；多端口矩阵测试信号完整性分析规格尺寸

振铃通常是由于信号传输路径过长并且阻抗不连续所引起的多次反射造成的，或者是由 于信号之间的干扰（串扰）、信号跳变所引起的电源/地波动（同步开关噪声）造成的。

（4）边沿单调性（Monotonicity）指信号上升或下降沿的回沟。对于边沿判决的时钟信号， 波形边沿在翻转门限电平处的非单调可能造成逻辑判断错误。

边沿单调性通常是由于信号传输路径过长并且阻抗不连续所引起的反射、多负载的反射 或者驱动输出阻抗较大（驱动过小）所导致的接收信号过缓等引起的。 多端口矩阵测试信号完整性分析规格尺寸克劳德实验室信号完整性测试软件提供项目；

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。

时域数字信号转换得到的频域信号如果起来，则可以复现原来的时域信号。如图1・2 所示描绘了直流频率分量加上基频频率分量与直流频域分量加上基频和3倍频频率分量，以 及5倍频率分量成的时域信号之间的差别，我们可以看到不同频域分量的所造成的时域信号边沿的差别。频域里包含的频域分量越多，这些频域分量成的时域信号越接近 真实的数字信号，高频谐波分量主要影响信号边沿时间，低频的分量影响幅度。当然，如果 时域数字信号转变岀的一个个频率点的正弦波都叠加起来，则可以完全复现原来的时域 数字信号。其中复原信号的不连续点的震荡被称为吉布斯震荡现象。信号完整性分析的传输线理论；

广义的信号质量还可以泛指包括所有可能引起信号接收、信号时序、工作稳定性或者电 磁干扰方面问题的不正常现象。常见的有如下几方面。

信号传输延迟(Propagation Delay),指由于传输路径的延时造成的信号由发送到接收之 间的时间偏差，其与传输路径的长度和信号传输速度相关，在分析同步信号 时序时需要考虑传输路径引起的延时。

上升下降时间(Rising and Falling Time),通常数据手册将其定义为上升下降沿电压在 10%〜90%的时间。IBIS模型会用上升下降沿电压在20%〜80%的时间，上 升下降沿时间会因为工作环境(供电电压、温度)的变化对器件造成影响；传输路径的特性 (长度，损耗等)；信号的负载；信号的干扰(串扰)或者同步开关噪声等产生变化。某些接 收器件会有触发要求，在时序约束要求严格的设计中(DDR2/DDR3/DDR4)也需要考虑上升 下降时间的因素。 克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性考虑的问题？眼图测试信号完整性分析项目

信号完整性测试项目可以分为几大类；多端口矩阵测试信号完整性分析规格尺寸

信号的能量大部分集中在信号带宽以下，意味着我们在考虑这个信号的传输效应时， 主要关注比较高频率可以到信号的带宽。

所以，假如在数字信号的传输过程中可以保证在信号的带宽（0.35亿）以下的频率分量（模 拟信号）经过互连路径的质量，则我们可以保证接收到比较完整的数字信号。

然而，我们会在下面看到在考虑信号完整性问题时由于传输路径阻抗不连续对信号的反 射，损耗随频率的增加而增加的特性等因素，这些频率分量在传输时会有畸变，从而造成接 收到的各个频率的分量叠加在时并不能完全保证复现原有的时域的数字信号。 多端口矩阵测试信号完整性分析规格尺寸

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