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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。 信号完整性分析概论；信息化信号完整性分析价格优惠

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 frequency）

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信号完整性分析三种测试方法

在信号完整性分析中，常用的测试方法包括以下三种：

1.时域测试：时域测试是通过观察信号在时间轴上的波形来分析信号完整性。时域测试可以帮助识别信号的上升时间、下降时间、瞬态响应等参数，从而评估信号是否存在失真。

2.频域测试：频域测试是通过对信号进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域，来分析信号的频率响应。通过分析信号的功率谱密度、带宽等参数，可以评估信号在传输路径中存在的滤波、截止频率等问题。

3.时钟测试：时钟测试是通过观察时钟信号在传输路径中的形状和时间差异来分析时钟信号的完整性。时钟测试可以帮助识别时钟信号的抖动、时钟漂移等问题，从而评估时钟信号是否存在失真。

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， 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；

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，分离出各个分量，比如RJ和DJ，以及DJ中的各个分量。对于这种测试，选择的示波器，长存储和高速采样是必要条件，比如2M以上的存储器，20GSa/s的采样速率。不过目前抖动测试，各个公司的解决方案得到结果还有相当差异，还没有哪个是或者行业标准。 探索和设计信号完整性解决方案；福建信息化信号完整性分析

信号完整性基本定义是指一个信号在电路中产生相应的能力。信息化信号完整性分析价格优惠

传输线理论基础与特征阻抗

传输线理论实际是把电磁场转换为电路的分析来简化分析的手段，分布式元件的传输线 电路模型传输线由一段的RLGC元件组成。

为了更简便地分析传输线，引入特征阻抗的概念，由特征阻抗来进行信号传输的分析。 将传输线等效成分段电路模型后，可以用电路的理论来求解。

特征阻抗，或称特性阻抗，是衡量PCB上传输线的重要指标。PCB传输线的特征/ 特性阻抗不是直流电阻，它属于长线传输中的概念。

可以看到特征阻抗是一个在传输线的某个点上的瞬时入射电压与入射电流或者反射电 压与反射电流的比值。和传输阻抗的概念并不一致，传输阻抗是某个端口上总的电压和电流的 比值。只有在整个传输路径上阻抗完全匹配且没有反射存在的情况下，特征阻抗才等于传输阻 抗。 信息化信号完整性分析价格优惠