信息化信号完整性分析高速信号传输

信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差，因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB 走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。

当今的高速总线设计如 LpDDR4x、USB 3.2 Gen1/2 (5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2 (2x10Gbps)、PCIe 和即将到来的 USB4.0 (2x20Gbps) 在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。 克劳德实验室信号完整性测试系统平台；；信息化信号完整性分析高速信号传输

边沿时间会影响信号达到翻转门限电平的时间，并决定信号的带宽。

信号之间的偏移(Skew),指一组信号之间的时间偏差，主要是由于在信号之间传输路 径的延时(传输延迟)不同及一组信号的负载不同，以及信号的干扰(串扰)或者同步开关 噪声所造成信号上升下降时间(Rising and Falling Time)的变化等引起的在分析源同步信号时序时需要考虑信号之间的偏移，比如一组DDR数据走线和数据釆样时钟 之间的传输时延的偏差。

有效高低电平时间(High and Low Times),指信号保证为高或低电平有效的时间，如图 1-15所示。在分析信号时序时必须保证在接收端的数据/地址信号的有效高低电平时间能够满 足接收器件时钟信号判决所需要的建立保持时间的时序要求。 北京信号完整性分析服务热线克劳德实验室提供信号完整性测试解决方案；

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；

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。数字信号完整性测试进行分析；

比如，在现在常见的高速串行传输链路中，几个吉赫兹（GHz）以上的信号在电路板上 的走线传输，由于本质上电路板上传输线的损耗是随着频率的升高而增大的（在后面的传输 线部分及S参数部分都会有介绍），使得高频分量的损耗大于低频分量的损耗，在接收端收 到的各个频率分量不是原来的样子，使得这些频率分量起来的数字时域信号产生畸变。 所以，在高速串行传输中，会釆用一些信号处理的方法来补偿高频分量比低频分量传输时损 耗大的问题。比如去加重（在发送时人为降低低频分量）和预加重（在发送时人为提高高频 分量）。克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性使用示波器进行波形测试；信息化信号完整性分析高速信号传输

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信号完整性是指信号在传输过程中是否保持其原始形态和质量。在高速数字系统中，信号完整性非常重要，因为信号受到的噪声和失真可能会导致错误或故障。因此，信号完整性的分析和优化是数字系统设计中至关重要的一步。

以下是一些信号完整性的基础知识：

1.时域和频域

在信号完整性分析中，时域和频域都是非常重要的概念。时域描述随时间变化的信号波形，包括上升时间、下降时间，瞬态响应等等。频域描述信号的频率特性，包括截止频率、带宽、幅度响应等等。

2.常见的失真类型

在数字系统中，常见的失真类型包括内插失真、抖动、幅度失真和相位失真等。这些失真类型经常与信号的传输有关，因此分析信号的失真类型可以帮助设计人员确定性能和可靠性要求。 信息化信号完整性分析高速信号传输