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。常见的信号完整性测试问题;云南信号完整性分析测试流程
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。 天津信号完整性分析数字信号完整性测试进行抖动分析;
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.
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)
常见的信号完整性测试常用的三种测试;
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,因而被称为分布式元件(Distributed Elements)。在数 字世界中,边沿速率几乎完全决定了信号中的比较大的频率成分,通常从工程经验认为当信号 边沿时间小于4〜6倍的互连传输时延时,信号互连路径会被当作分布参数模型处理,并需要 考虑信号完整性的行为。
实世界里的数字信号并不只是0或1的表现,一定会存在从0到1或从1到0的跳变 过程。 数字信号完整性测试进行分析;福建信号完整性分析调试
信号完整性测量和数据后期处理;云南信号完整性分析测试流程
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之外的所有节点项目。 云南信号完整性分析测试流程
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