信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差,因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。当今的高速总线设计如LpDDR4x、USB3.2Gen1/2(5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2(2x10Gbps)、PCIe和即将到来的USB4.0(2x20Gbps)在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性使用示波器进行波形测试;海南信号完整性分析PCI-E测试
数字信号的时域和频域
数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界,频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段,时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。
假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号,其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。
可见对于理想方波,其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率),也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。 海南信号完整性分析PCI-E测试信号完整性分析方法信号完整性分析概述。
信号完整性分析
当产品设计从仿真阶段进展到硬件环节时,您需要使用矢量网络分析仪(VNA)来测试高速数字互连。首先,您需要对通道、物理层设备、连接器、电缆、背板或印刷电路板的预期测量结果有所了解。在获得实际测量结果之后,再将实际结果与这个预期结果进行比较。我们的目标是,通过软件和硬件来建立可靠的信号完整性工作流程。硬件测量步骤包括仪器测量设置,获取通道数据,以及分析通道性能。
对于矢量网络分析仪(VNA)等高动态范围的仪器,您需要了解误差校正,才能确保准确的S参数测量。误差校正包括校准(测量前误差校正)和去嵌入(测量后误差校正)。通过调整校准和去嵌入的参考点检查通道中除了DUT之外的所有节点项目。
信号完整性--系统化设计方法及案例分析
信号完整性是内嵌于PCB设计中的一项必备内容,无论高速板还是低速板或多或少都会涉及信号完整性问题。仿真或者guideline的确可以解决部分问题,但无法覆盖全部风险点,对高危风险点失去控制经常导致设计失败,保证设计成功需要系统化的设计方法。许多工程师对信号完整性知识有所了解,但干活时却无处着手。把信号完整性设计落到实处,也需要清晰的思路和一套可操作的方法。系统化设计方法是于争博士多年工程设计中摸索总结出来的一套稳健高效的方法,让设计有章可循,快速提升工程师的设计能力。
信号完整性(SI)和电源完整性(PI)知识体系中重要的知识点,以及经常导致设计失败的隐藏的风险点。围绕这些知识点,通过一个个案例逐步展开系统化设计方法的理念、思路和具体操作方法。通过一个完整的案例展示对整个单板进行系统化信号完整性设计的执行步骤和操作方法。 克劳德信号完整性测试理论研究;
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。 常见的信号完整性测试问题;辽宁信号完整性分析维保
信号完整性分析概述;海南信号完整性分析PCI-E测试
振铃通常是由于信号传输路径过长并且阻抗不连续所引起的多次反射造成的,或者是由 于信号之间的干扰(串扰)、信号跳变所引起的电源/地波动(同步开关噪声)造成的。
(4)边沿单调性(Monotonicity)指信号上升或下降沿的回沟。对于边沿判决的时钟信号, 波形边沿在翻转门限电平处的非单调可能造成逻辑判断错误。
边沿单调性通常是由于信号传输路径过长并且阻抗不连续所引起的反射、多负载的反射 或者驱动输出阻抗较大(驱动过小)所导致的接收信号过缓等引起的。 海南信号完整性分析PCI-E测试
PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。 1、反射信号在传输线上传输时,当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时,信号会发生反射,使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲(Overshoot)是指信号跳变的个峰值(或谷值),它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应;下冲(Undershoot)是指信号跳变的下一个谷值(或峰值)。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏,下冲会降低噪声容限,振铃增加了信号稳定所需要的时间,从而影响到系统时序。 提供信号完整性测试软件解决方案;USB测试信号完整性分析执行...