信号完整性分析基本概念

“设计师可以分成两类,一类已经遇到了信号完整性问题,另一类即将遇到信号完不整性问题”

随着时钟频率的提高,发现并解决信号完整性问题成为产品开发的关键。因此需要精通信号完整性分析技术,并能采取高效设计过程以消除这些问题。

通常设计过程是极富直觉和创造性的,要想尽快完成合格的设计,激发关于信号完整性的设计直觉至关得要。

广义上讲,信号完整性指的是在高速产品中由互连结构引起的所有问题。可以将所有的这些问题归结为以下三类:

  1. 信号完整性SI,指信号波形的失真;
  2. 电源完整性PI,指为有源器件供电的互连线及相关元件上的噪声;
  3. 电磁兼容性EMC,指产品自身产生的电磁辐射和由外场导入产品的电磁干扰。

电源完整性问题和信号完整性问题的重叠,一般会将信号完整性/电源完整性/电磁兼容性归因分类为以下问题之一:

  1. 单一网络的信号失真;
  2. 互连线中频率相关损耗引直的上升边退化;
  3. 两个或多个网络之间的串扰;
  4. 作为串扰特列形式的地弹和电源弹;
  5. 电源和地分配中的轨道塌陷;
  6. 来自整个系统的电送给填下扰和辐射。

信号完整性的两个推论:

  1. 随着上升边产减小,以上面的6种问题会变的越来越严重。上述所有信号完整性问题都是以dI/dt或dV/dt来衡量的。
  2. 解决信号完成性的有效办法在很大程度上基于对互连线阻抗的理解。

在大多数的数字系统中,分配的上升边约为时钟周期的10%,因此有了以下公式:

测量的作用:

  1. 验证“设计/建模/仿真”过程的准确程度。避免由于使用未验证的过程而浪费大量资源。
  2. 验证加工是否满足性能指标要求;
  3. 提取装连结构中的材料属性,作为仿真工具的输入;
  4. 在设计周期的每个阶段,外购的元件,应通过测理为器件创建模型;

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