测试服务高速信号传输系列

高速信号传输——信号完整性

信号的回路信号传输线：信号路径、信号回路、中间介质构成信号自己回路的原则：直流电流：寻找小的电阻、与信号路径组成信号环路面积小的回路交流电流：阻抗小、与信号路径组成的信号环路面积小的回路电信号=直流+交流回路也就包括的直流信号回路和交流信号回路。

特征阻抗与反射(1) 特征阻抗定义：特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值，用V/I表示。

(2)这样的突变也就会导致信号的反射。

(3)差分线和单端信号线差分线一个对应正极性，一个对应负极性，还有一条用于实现信号回流的线单端信号线：一条信号路径和信号回流的线

（4)大地与“基准地”大地的概念：用于屏蔽和吸收大量电荷的物体，“大地”的意义也就在于为其所连接的物体提供一个收放多余电荷和垃圾电荷的地方在设计的时候应当去掉“地”的概念，聚焦信号回路概念。

（5）信号类型模拟信号和数字信号单端信号和差分信号分成了：

单端模拟

差分模拟

单端数字

差分数字 信号传输是否为高速信号传输，不但取决于数字信号的带宽波长；测试服务高速信号传输系列

2.4.2影响电源完整性的因素

良好的电源供电单元，类似良好的个人资金供给系统，应满足以下条件：

●电源转换装置必须能够提供稳定且功率充足的电源功率，否则受电器件会因得不到足够的电源功率而无法正常工作；

●中远距电源供电中继电容器必须能够存储足够的电源能量，并及时补充受电器件附近的近距电源供电中继电容器所消耗的能量；

●近距电源供电中继电容器必须能够为受电器件正常工作提供即时电源能量，满足器件内晶体管状态翻转所需瞬态变化的电流能量；

●供电单元有良好的电源信号传输通道，提供良好的电源传输。如果上述4个条件中的任一项不能得到满足，就会破坏电源供电单元的良好性，即电源的完整性得不到保证。因此电源完整性设计就是合理设计这些组成部分，以保证芯片电源端的电压波动维持在一个合理范围，并且供电电流充足，这样电源供电单元才具备电源完整性。 PCI-E测试高速信号传输一致性测试高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题；

2.1.5高速信号传输的界定

高速信号可以定义为：需要对其传输线进行设计，以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。界定高速信号传输的依据有以下两条。

①对于模拟信号，所有模拟信号传输都应该看作高速信号传输，因为模拟信号传输一般要求传输过程中具有很小的波形失真度。

②对于数字信号，通过分析，若设计该数字信号传输线时需要考虑阻抗才能保证信号传输到目的处的失真度可接受，则这种情况下的数字信号就是高速信号。其原因在于：对应某个数字信号，如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变，则信号在此处会发生反射，反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输，若再遇到阻抗突变处，则再次反射，与刚好传到此处的信号S进行叠加，此叠加的信号沿信号传输方向传输，到达信号采集处，影响采集器对S信号的判断。若其可能产生的信号反射叠加在后续的信号上，则会影响后续信号接收的正确性。

①理解电阻、电感、电容等特性，其本质就是对电流、电流变化和电压变化具有的抵抗力，以及电阻器、电感器、电容器几种器件不仅具有主特性，在高速信号传输电路中还表现出其他的特性。

②掌握高速信号传输、信号完整性、电源完整性和电磁兼容性的概念，以及高速信号传输技术与信号完整性、电源完整性和电磁兼容性技术的关系。

③认识信号传输线、供电传输线、信号回路、供电回路、信号传输线的特征阻抗、供电中继电容器等概念和意义，并纠正对地、屏蔽、信号回路几个概念的误解。

④了解信号类型、电源类型、信号传输线类型及其适合传输的信号类型、电源传输线类型及其适合传输的电源类型、供电中继电容器类型，以及各种信号传输线和电源传输线的屏蔽效能对比。实际上，掌握了这些，我们就从本质上了解了高速信号传输的原理和本质，综合考虑工程化因素（如产品成本、可制造性和可实现性等），结合使用相关的设计、仿真和测试工具，就可以很轻松地进行高速信号传输设计和问题的分析。 高速信号传播在电子设计工程化技术方面的理论和概念严重缺失；

2.4电源完整性的概念

2.4.1电源完整性的定义

电源信号是电信号的一个特例，因此，电源完整性是信号完整性的一个特例，电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性，英文为PowerIntegrity，简称PI，指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输，到达受电器件电源输入管脚时，能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性，否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片，尤其是数字集成电路芯片，其工作的本质是内部晶体管状态的翻转，大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大的电流，其所需的电源能量只能由电源供电单元所提供。以“个人资金供给系统”类比受电器件的电源供电单元，可以更直观地理解电源完整性的概念。 高速信号传输所涉及的个概念；PCI-E测试高速信号传输一致性测试

高速信号传输工程化技术问题；测试服务高速信号传输系列

高速信号传输

串扰分析

由于频率的提高，传输线之间的串扰明显增大，对信号完整性也有很大的影响，可以通过仿真来预测、模拟，并采取措施加以改善。以CMOS信号为例建立仿真模型，如图6所示。在仿真时设置干扰信号的频率为66MHz的方波，扰者设置为零电平输入，通过调整两根线的间距和两线之间平行走线的长度来观察扰者接收端的波形。仿真结果如图7，分别为间距是203.2mm、406。4mm时的波形。

从仿真结果看出，两线间距为406.4mm时，串扰电平为200mV左右，203.2mm时为500mV左右。可见两线之间的间距越小串扰越大，所以在实际高速PCB布线时应尽量拉大传输线间距或在两线之间加地线来隔离。 测试服务高速信号传输系列