1.1

什么是信號(hào)完整性

信號(hào)完整性是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，信號(hào)從源端傳輸?shù)浇邮斩?，信?hào)不失真（能判斷出信號(hào)的高低電平）。

信號(hào)從源端發(fā)出以后，會(huì)經(jīng)過(guò)傳輸線輸送到接收端，期間必定會(huì)受到傳輸鏈路中各種因素的影響，例如電阻、電容、連接器、芯片封裝等，這些因素會(huì)導(dǎo)致某些信號(hào)發(fā)生不同程度的形變，從而使接收端收到錯(cuò)誤的信號(hào)電平，這些失真的信號(hào)就是所謂的信號(hào)完整性問(wèn)題。

1.2

什么情況下要考慮信號(hào)完整性

早期時(shí)鐘頻率只有10MHz，對(duì)PCB的設(shè)計(jì)只需考慮如何把互連線拉通，因?yàn)閷?duì)于低速信號(hào)，傳輸線本身的性能并不會(huì)影響系統(tǒng)的性能，所以不需要考慮信號(hào)完整性的問(wèn)題，系統(tǒng)也能夠穩(wěn)定地工作。

但隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在的時(shí)鐘頻率越來(lái)越高，信號(hào)的上升邊也變得越來(lái)越短。對(duì)于大多數(shù)電子產(chǎn)品而言，當(dāng)時(shí)鐘頻率超過(guò)100MHz或信號(hào)的上升邊小于1ns時(shí)，信號(hào)完整性就變得很重要了。通常將這種領(lǐng)域叫做高頻/高速領(lǐng)域。

高速/高頻信號(hào):當(dāng)信號(hào)的上升沿小于6倍的信號(hào)傳輸延時(shí)時(shí)，則被認(rèn)為是高速信號(hào)。

考慮設(shè)計(jì)周期、成本、初版成功率等因素。

1.3

信號(hào)完整性需要研究的內(nèi)容

信號(hào)完整性問(wèn)題通常從這幾個(gè)領(lǐng)域分析：

• 單一網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)失真；
• 損耗引起的上升邊退化
• 相鄰網(wǎng)絡(luò)之間的串?dāng)_
• 地彈和電源彈
• 軌道塌陷
• 電磁干擾

過(guò)沖、下沖、回溝、振鈴、反射、衰減、串?dāng)_、阻抗突變、延時(shí)、損耗、地彈、抖動(dòng)、誤碼率等等。

1.4

如何解決信號(hào)完整性問(wèn)題

?經(jīng)驗(yàn)法則

工程師通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，可以在設(shè)計(jì)之初作為參考，在進(jìn)行問(wèn)題查找的過(guò)程中也可作為一種判斷標(biāo)準(zhǔn)。

例：

① 信號(hào)上升時(shí)間約是時(shí)鐘周期的10%，即1/10x1/Fclock。例如100MHz時(shí)鐘的上升時(shí)間大約是1ns。

② 直徑為1MIL 的圓導(dǎo)線的局部電感約是25NH/IN 或1NH/MM。

?仿真

利用電氣仿真工具可用來(lái)預(yù)估互連線對(duì)信號(hào)行為造成的模擬效應(yīng)。通過(guò)仿真，我們可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題并提前規(guī)避。

?測(cè)量

在制造產(chǎn)品之前，計(jì)算對(duì)于產(chǎn)品性能的預(yù)估起著關(guān)鍵作用，而測(cè)量技術(shù)則對(duì)減少風(fēng)險(xiǎn)起著關(guān)鍵作用。對(duì)任何計(jì)算結(jié)果的最終測(cè)試就是測(cè)量。