一、信號(hào)完整性定義
信號(hào)完整性(Signal Integrity,簡(jiǎn)稱 SI)是衡量信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端經(jīng)傳輸線抵達(dá)接收端后,波形完整程度的關(guān)鍵指標(biāo),反映了信號(hào)在電路中能否以正確的時(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度作出響應(yīng)。若信號(hào)能精準(zhǔn)滿足這些要求到達(dá)集成電路(IC),則表明電路具備良好的信號(hào)完整性。
二、信號(hào)完整性的影響因素
- 信號(hào)本身,如反射,失真
失真又稱為“畸變”,指信號(hào)在傳輸過程中與原有信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相比所發(fā)生的偏差。例如:在理想的放大器中,輸出波形除放大外,應(yīng)與輸入波形完全相同,但實(shí)際上,不能做到輸出與輸入的波形完全一樣,這種現(xiàn)象叫失真。當(dāng)傳輸線的特性阻抗與負(fù)載阻抗不匹配時(shí),信號(hào)到達(dá)接收端后有一部分能量將沿著傳輸線反射回去,使得信號(hào)波形發(fā)生畸變,甚至出現(xiàn)信號(hào)的過沖和下沖。信號(hào)如果在傳輸線上來(lái)回反射,就會(huì)產(chǎn)生振鈴和環(huán)繞振蕩。發(fā)射的程度可以有反射系數(shù)ρ表示。反射系數(shù)ρ:ρ=(ZL-Z0)/(ZL+Z0)。
- 周邊信號(hào)的影響,如串?dāng)_
串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳播時(shí),因電磁耦合對(duì)相鄰的傳輸線產(chǎn)生的不期望的電壓噪聲干擾,這種干擾是由于傳輸線之間的互感和互容引起的。-信號(hào)回流(Return current):指伴隨信號(hào)傳播的返回電流。-前向串?dāng)_:指干擾源對(duì)犧牲源的接收端產(chǎn)生的第一次干擾,也稱為遠(yuǎn)端干擾FEXT。
-后向串?dāng)_:指干擾源對(duì)犧牲源的發(fā)送端產(chǎn)生的第一次干擾,也稱為近端干擾NEXT。
- 電源分配系統(tǒng)PDS的軌道塌陷
當(dāng)變化的電流經(jīng)過PDS互連線的阻抗時(shí)就會(huì)引起電壓降,稱之為軌道塌陷。減小軌道塌陷的策略就是減小電源分配網(wǎng)絡(luò)的阻抗。為了減小PDS中的電壓軌道塌陷,就要在電源和地之間加上多個(gè)去耦電容,阻止電源電壓的下降。電壓的下降量達(dá)到電源電壓的5%時(shí)的時(shí)間近似為:T=C*0.05*( V2/P),可以使用尺寸較小的電容器,從電容器焊盤到過孔之間的連線要盡量短,并將多個(gè)電容器并聯(lián)使用。
- 來(lái)自周邊其他組件或系統(tǒng)的電磁干擾EMI
電磁干擾(EMI)是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的一類電子噪音,EMI通常由電磁輻射發(fā)生源,如馬達(dá)和機(jī)器所產(chǎn)生。電磁干擾,必須具備電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備這三個(gè)因素。所以,在解決電磁干擾問題時(shí),要從這三個(gè)因素入手,對(duì)癥下藥,消除其中某一個(gè)因素,就能解決電磁兼容問題干擾。

三、信號(hào)完整性測(cè)量意義當(dāng)下,高速數(shù)字系統(tǒng)發(fā)展迅猛,時(shí)鐘頻率常達(dá)數(shù)百兆赫茲,快斜率瞬變、高工作頻率以及高電路密集度,使得系統(tǒng)行為與低速設(shè)計(jì)大相徑庭,信號(hào)完整性問題凸顯。信號(hào)完整性一旦被破壞,信號(hào)會(huì)失真、定時(shí)出錯(cuò),還會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào),導(dǎo)致系統(tǒng)誤操作甚至崩潰。正因如此,信號(hào)完整性測(cè)量越來(lái)越受高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)人員重視。判斷電路信號(hào)完整性好壞,關(guān)鍵看信號(hào)能否按要求的時(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度到達(dá)集成電路(IC)。能精準(zhǔn)抵達(dá),信號(hào)完整性就好;反之,就存在問題。在高速領(lǐng)域,信號(hào)完整性(SI)解決的是信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量問題,數(shù)字信號(hào)傳輸不能只考慮邏輯實(shí)現(xiàn),物理實(shí)現(xiàn)中數(shù)字器件開關(guān)行為的模擬效果往往成為設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。信號(hào)完整性測(cè)試在產(chǎn)品研發(fā)調(diào)試中意義重大,能幫助設(shè)計(jì)人員精準(zhǔn)定位問題,避免盲目排查,讓研發(fā)工作有的放矢,有效提高效率,為產(chǎn)品成功奠定基礎(chǔ)。
四、信號(hào)完整性測(cè)量機(jī)構(gòu)
優(yōu)爾鴻信電子零組件檢測(cè)中心,Foxconn Electronic Component And Module Test Center,簡(jiǎn)稱:ECME,自2002年成立,原富士康華南檢測(cè)中心,持續(xù)服務(wù)電子產(chǎn)業(yè)檢測(cè)需求,形成覆蓋電子元器件、半導(dǎo)體器件、材料、電子零組件、系統(tǒng)整機(jī)、失效分析、可靠性驗(yàn)證的綜合實(shí)驗(yàn)室技術(shù)服務(wù)體系。
電子零組件檢測(cè)中心聚焦電子元器件可靠性失效分析、信號(hào)完整性(SI)測(cè)量、環(huán)境模擬驗(yàn)證、電子料件真假鑒別、化學(xué)分析等技術(shù)領(lǐng)域,為信息通信、新能源汽車、人工智能、機(jī)器人等產(chǎn)業(yè),提供從微觀材料到整機(jī)系統(tǒng)的一站式檢測(cè)服務(wù)。
電子零組件檢測(cè)中心依ISO/IEC17025國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),建立嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理體系,并通過中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAS)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審,檢測(cè)報(bào)告具備國(guó)際互認(rèn)效力。
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