如何解決PCB中的信號完整性問題

解決信號完整性問題的基本方法是什么？

必須通過確定導(dǎo)致信號干擾的因素來最小化信號衰減，因為它們的集體效應(yīng)顯著降低了高速數(shù)字電路的穩(wěn)定性和可靠性。對信號完整性問題的正確理解將有助于您提前處理這些問題，并且還將減少在下一個項目周期中發(fā)生這些問題的機會。以下是一些改善PCB中信號完整性的指南。

阻抗匹配：在數(shù)字電路頻率下，信號線的作用類似于傳輸線，源、接收器和信號軌跡的阻抗應(yīng)匹配，以盡量減少反射?？墒褂枚私与娮杵鳎瑧?yīng)縮短短截線的長度，且設(shè)備應(yīng)采用菊花鏈。保持信號線短，并使用寬返回路徑。

最小化傳播延遲的影響：通過匹配信號軌跡的長度，可以使信號傾斜最小化。

減少信號衰減：使用低損耗電介質(zhì)材料和低電阻跡線將使信號衰減最小化。

減少串擾：最大化信號軌跡之間的距離，并使用接地層。不要分割返回路徑，在PCB結(jié)構(gòu)中使用低介電常數(shù)材料?？紤]使用差分信號，它對串擾的影響不太敏感。

盡量減少電源電壓波動：使用安裝在PCB外層的電源和接地板，并盡可能多地覆蓋表面積，將減少電壓降。它也有助于時導(dǎo)線盡可能短，并使用多個去耦電容器放置在靠近設(shè)備電源引腳的地方。

EMI抑制：使用接地層，或在信號線下方布置信號回線，以盡量減少可能輻射無線電頻率的環(huán)路面積。

如何測試/檢查信號完整性？

當我們使用正確的工具時，觀察和測量信號特性變得更加容易。邏輯分析儀、示波器和頻譜分析儀可用于測量信號偏差。這種測量設(shè)備可以用來發(fā)射失真的信號進行壓力測試，以評估新設(shè)備和系統(tǒng)的效率。它們還提供缺失的系統(tǒng)輸入，時域反射計也可用于跟蹤引起反射或振幅損失的信號路徑阻抗變化問題。

一個好的SI測試工具應(yīng)該包含用于提取單/耦合傳輸線阻抗和電容矩陣的2D場求解器和單/耦合有損傳輸線模擬器。它還應(yīng)該包含三維場解算器，用于導(dǎo)線連接、通孔、金屬平面以及驅(qū)動器和接收器的行為建模。此類工具還應(yīng)將物理布局文件作為輸入數(shù)據(jù)，并提供時域和頻域的仿真結(jié)果。

什么是信號完整性中的眼圖？

眼圖是檢測信號完整性問題的捷徑。這個可視化工具為我們提供了一個通道如何降低信號的圖形表示。它可以讓你看到任何信號線作為眼圖。它在一個屏幕上表示所有可能的正、負轉(zhuǎn)換和兩種數(shù)據(jù)狀態(tài)。這張整體圖像看起來像一只眼睛這就是為什么它被稱為眼睛圖。

理想情況下，新的跟蹤應(yīng)該與以前的跟蹤完全對齊。但實際上，由于信號完整性因素，合成圖像會出現(xiàn)模糊，抖動會導(dǎo)致水平方向的模糊，而噪聲會導(dǎo)致垂直方向的模糊。它有助于設(shè)計者識別上升時間、碼間干擾和衰減水平等問題。
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