信號完整性分析

當產品設計從仿真階段進展到硬件環節時，您需要使用矢量網絡分析儀（VNA）來測試高速數字互連。首先，您需要對通道、物理層設備、連接器、電纜、背板或印刷電路板的預期測量結果有所了解。在獲得實際測量結果之后，再將實際結果與這個預期結果進行比較。我們的目標是，通過軟件和硬件來建立可靠的信號完整性工作流程。硬件測量步驟包括儀器測量設置，獲取通道數據，以及分析通道性能。

對于矢量網絡分析儀（VNA）等高動態范圍的儀器，您需要了解誤差校正，才能確保準確的S參數測量。誤差校正包括校準（測量前誤差校正）和去嵌入（測量后誤差校正）。通過調整校準和去嵌入的參考點檢查通道中除了DUT之外的所有節點項目。 提供信號完整性測試軟件解決方案；自動化信號完整性分析安裝

廣義的信號質量還可以泛指包括所有可能引起信號接收、信號時序、工作穩定性或者電 磁干擾方面問題的不正常現象。常見的有如下幾方面。

信號傳輸延遲(Propagation Delay),指由于傳輸路徑的延時造成的信號由發送到接收之 間的時間偏差，其與傳輸路徑的長度和信號傳輸速度相關，在分析同步信號 時序時需要考慮傳輸路徑引起的延時。

上升下降時間(Rising and Falling Time),通常數據手冊將其定義為上升下降沿電壓在 10%?90%的時間。IBIS模型會用上升下降沿電壓在20%?80%的時間，上 升下降沿時間會因為工作環境(供電電壓、溫度)的變化對器件造成影響；傳輸路徑的特性 (長度，損耗等)；信號的負載；信號的干擾(串擾)或者同步開關噪聲等產生變化。某些接 收器件會有觸發要求，在時序約束要求嚴格的設計中(DDR2/DDR3/DDR4)也需要考慮上升 下降時間的因素。 自動化信號完整性分析安裝高速數字PCB板設計中的信號完整性分析；

典型的數字信號波形可以知道如下幾點

(1)過沖包括上過沖(Overshoot_High)和下過沖(Overshoot_Low)。上過沖是信號高于信號供電電源電壓Kc的最高電壓，下過沖是信號低于參考地電壓厶的比較低電壓。過沖可能不會對功能產生影響，但是過沖過大會造成器件損壞，影響器件的可靠性。

（2） 回沖是信號在達到比較低電壓或最高電壓后回到厶之上（下回沖，Ringback_Low） 或心之下的電壓（上回沖，Ringback_Low）。回沖會使信號的噪聲容限減小，需要控制在保 證翻轉門限電平的范圍，否則對時鐘信號回沖過大會造成判決邏輯錯誤，對數據或地址信號 回沖過大會使有效判決時間窗口減小，使時序緊張。通常過沖與回沖是由于信號傳輸路徑的 阻抗不連續所引起的反射造成的。

（3） 振鈴（Ringing）是信號跳變之后的振蕩，同樣會使信號的噪聲容限減小，過大會造 成邏輯錯誤，而且會使信號的高頻分量增加，增大EMI問題。

信號完整性是許多設計人員在高速數字電路設計中涉及的主要主題之一。信號完整性涉及數字信號波形的質量下降和時序誤差，因為信號從發射器傳輸到接收器會通過封裝結構、PCB走線、通孔、柔性電纜和連接器等互連路徑。當今的高速總線設計如LpDDR4x、USB3.2Gen1/2(5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2(2x10Gbps)、PCIe和即將到來的USB4.0(2x20Gbps)在高頻數據從發送器流向接收器時會發生信號衰減。本文將概述高速數據速率系統的信號完整性基礎知識和集膚效應、阻抗匹配、特性阻抗、反射等關鍵問題。高速信號完整性解決方法；

信號的能量大部分集中在信號帶寬以下，意味著我們在考慮這個信號的傳輸效應時， 主要關注比較高頻率可以到信號的帶寬。

所以，假如在數字信號的傳輸過程中可以保證在信號的帶寬（0.35億）以下的頻率分量（模 擬信號）經過互連路徑的質量，則我們可以保證接收到比較完整的數字信號。

然而，我們會在下面看到在考慮信號完整性問題時由于傳輸路徑阻抗不連續對信號的反 射，損耗隨頻率的增加而增加的特性等因素，這些頻率分量在傳輸時會有畸變，從而造成接 收到的各個頻率的分量疊加在時并不能完全保證復現原有的時域的數字信號。 如何了解信號完整性分析？信息化信號完整性分析檢修

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PCB的信號完整性問題主要包括信號反射、串擾、信號延遲和時序錯誤。

1、反射信號在傳輸線上傳輸時，當高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號的源端阻抗或負載阻抗不匹配時，信號會發生反射，使信號波形出現過沖、下沖和由此導致的振鈴現象。過沖（Overshoot）是指信號跳變的個峰值（或谷值），它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應；下沖（Undershoot）是指信號跳變的下一個谷值（或峰值）。過大的過沖電壓經常長期性地沖擊會造成器件的損壞，下沖會降低噪聲容限，振鈴增加了信號穩定所需要的時間，從而影響到系統時序。

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