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湖南信号完整性分析多端口矩阵测试

来源: 发布时间:2023年04月26日

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的输出端要串联一个33。的电阻呢?

通过仿真我们可以看到没有这个电阻和有这个电阻接收到的信号的差别。

没有这个电阻时接收到的信号,如图1.8所示是有这个电阻时接收到的 信号。可以看到当没有这个电阻时信号有很大的过冲和振铃产生,串联了这个电阻后问题有 很大的好转。 提供信号完整性测试软件报告;湖南信号完整性分析多端口矩阵测试

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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。 重庆信号完整性分析系列信号完整性分析的传输线理论;

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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时间窗口减小,使时序紧张。通常过冲与回冲是由于信号传输路径的 阻抗不连续所引起的反射造成的。

(3) 振铃(Ringing)是信号跳变之后的振荡,同样会使信号的噪声容限减小,过大会造 成逻辑错误,而且会使信号的高频分量增加,增大EMI问题。

2、串扰在PCB中,串扰是指当信号在传输线上传播时,因电磁能量通过互容和互感耦合对相邻的传输线产生的不期望的噪声干扰,它是由不同结构引起的电磁场在同一区域里的相互作用而产生的。互容引发耦合电流,称为容性串扰;而互感引发耦合电压,称为感性串扰。在PCB上,串扰与走线长度、信号线间距,以及参考地平面的状况等有关。

3、信号延迟和时序错误信号在PCB的导线上以有限的速度传输,信号从驱动端发出到达接收端,其间存在一个传输延迟。过多的信号延迟或者信号延迟不匹配可能导致时序错误和逻辑器件功能混乱。信号完整性分析的高速数字系统设计分析不仅能够有效地提高产品的性能,而且可以缩短产品开发周期,降低开发成本。在数字系统向高速、高密度方向发展的情况下,掌握这一设计利器己十分迫切和必要。在信号完整性分析的模型及计算分析算法的不断完善和提高上,利用信号完整性进行计算机设计与分析的数字系统设计方法将会得到很、很的应用。 信号完整性分析概述;

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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; 克劳德信号完整性测试理论研究;四川数字信号信号完整性分析

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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。 湖南信号完整性分析多端口矩阵测试

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