信号完整性问题及解决方法
信号完整性问题的产生原因,影响信号完整性的各种因素,以及各因素之间的互相作用,辨识潜在风险点。信号完整性设计中5类典型问题的处理方法辨析。初步认识系统化设计方法。对信号完整性问题形成宏观上的认识。
什么是信号完整性?
一些常见的影响信号质量的因素。
信号完整性设计中5类典型问题。
正确对待仿真与设计。
信号传播、返回电流、参考平面合理选择参考平面、控制耦合、规划控制返回电流,是信号完整性设计的一项基本但非常重要能力。信号传播方式是理解各种信号完整性现象的基础,没有这个基础一切无从谈起。返回电流是很多问题的来源。参考平面是安排布线层、制定层叠结构的依据。耦合问题导致PCB设计中可能产生很多隐藏的雷区。本部分用直观的方式详细讲解这些内容。通过案例展示如果处理不当可能产生的问题,以及如何在系统化设计方法中应用这些知识。 解决信号完整性衰减的问题?陕西数字信号信号完整性分析
3. 电路模型
模拟电路模型是描述数字信号传输途中信号失真的基本工具。简单的模拟电路模型是传输线,它描述了信号在电线上传输的过程中可能遇到的电路效应,包括电容、电感、电阻等。
4. 分析方法
对于信号完整性的分析,可以采用几种不同的方法来评估系统中信号的失真和其他问题。常用的方法包括传输线建模、频率响应分析和时钟失真分析。
总之,信号完整性是高速数字系统设计中的一个关键问题,它需要设计人员了解基本概念、常见的失真类型和相应的分析方法。通过对信号完整性进行分析和优化,可以确保数字系统在传输和处理高速数据时能够满足性能和可靠性要求。 陕西数字信号信号完整性分析信号完整性测量和数据后期处理;
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。
当考虑信号完整性问题时,信号质量(回冲、振铃、边沿时间)会对有效高低电平时 间产生影响。
抖动(Jitter),按照ITU-T的定义,抖动指输出跃迁与其理想位置的偏差,如图1-16所 示。在考虑并行总线的时序时,过多的抖动可能浪费宝贵的时钟周期,或者导致获得错误的 数据。抖动在设计时钟脉冲发生和分发电路时起着重要作用。在考虑高速串行链路传输时, 过多的抖动会造成误码率达不到指标。抖动的来源有很多,包括电源噪声、电路板布线, 以及锁相环输入基准时钟在环路带宽内的噪声或调制、串扰、环境温度(热干扰)、电磁 辐射等。 提供信号完整性测试软件报告;
1、什么是信号完整性“0”、“1”码是通过电压或电流波形来传递的,尽管信息是数字的,但承载这些信息的电压或者电流波形确实模拟的,噪声、损耗、供电的不稳定等多种因素都会使电压或者电流发生畸变,如果畸变严重到一定程度,接收器就可能错误判断发送器输出的“0”、“1}码,这就是信号完整性问题。广义上讲,信号完整性(SignalIntegrity,SI)包括由于互连、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题。
2、SI问题的根源:频率提高、上升时间减小、摆幅降低、互连通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等都可能导致信号完整性问题;但其根源主要是信号上升时间减小。注:上升时间越小,信号包含的高频成分就越多,高频分量和通道间相互作用就可能使信号产生严重的畸变。 探索和设计信号完整性解决方案;吉林信号完整性分析故障
数字信号完整性测试进行抖动分析结果;陕西数字信号信号完整性分析
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。 陕西数字信号信号完整性分析
信号完整性的设计方法(步骤) 掌握信号完整性问题的相关知识;系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案,搭建稳健的系统框架;对目标电路板上的信号进行分类,识别潜在的SI风险,确定SI设计的总体原则;在原理图阶段,按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计;PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标,制定详细SI设计规则;PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标,并适当修改。 设计难点信号 质量的各项特征:幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1:影响信号质量的因素非常多,这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起...