河南眼图测试信号完整性分析

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。 提供信号完整性测试软件解决方案；河南眼图测试信号完整性分析

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。 河南眼图测试信号完整性分析基于多信号测试性设计分析；

PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。

1、反射信号在传输线上传输时，当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时，信号会发生反射，使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲（Overshoot）是指信号跳变的个峰值（或谷值），它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应；下冲（Undershoot）是指信号跳变的下一个谷值（或峰值）。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏，下冲会降低噪声容限，振铃增加了信号稳定所需要的时间，从而影响到系统时序。

1、设计前的准备工作在设计开始之前，必须先行思考并确定设计策略，这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择和电路板生产成本控制等工作。就SI而言，要预先进行调研以形成规划或者设计准则，从而确保设计结果不出现明显的SI问题、串扰或者时序问题。（微信：EDA设计智汇馆）

2、电路板的层叠某些项目组对PCB层数的确定有很大的自，而另外一些项目组却没有这种自，因此，了解你所处的位置很重要。其它的重要问题包括：预期的制造公差是多少？在电路板上预期的绝缘常数是多少？线宽和间距的允许误差是多少？接地层和信号层的厚度和间距的允许误差是多少？所有这些信息可以在预布线阶段使用。 信号完整性的两个重要推论；

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，同时将调节元器件放置和布线所需要的时间加以计划，以便调整信号完整性设计的指针。 100条使信号完整性问题小化的通用设计原则；河南眼图测试信号完整性分析

信号完整性分析方法信号完整性分析概述。河南眼图测试信号完整性分析

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)。 河南眼图测试信号完整性分析