典型的數(shù)字信號(hào)波形可以知道如下幾點(diǎn)
(1)過沖包括上過沖(Overshoot_High)和下過沖(Overshoot_Low)。上過沖是信號(hào)高于信號(hào)供電電源電壓Kc的最高電壓,,下過沖是信號(hào)低于參考地電壓厶的比較低電壓,。過沖可能不會(huì)對功能產(chǎn)生影響,但是過沖過大會(huì)造成器件損壞,,影響器件的可靠性,。
(2) 回沖是信號(hào)在達(dá)到比較低電壓或最高電壓后回到厶之上(下回沖,Ringback_Low) 或心之下的電壓(上回沖,,Ringback_Low),。回沖會(huì)使信號(hào)的噪聲容限減小,,需要控制在保 證翻轉(zhuǎn)門限電平的范圍,,否則對時(shí)鐘信號(hào)回沖過大會(huì)造成判決邏輯錯(cuò)誤,對數(shù)據(jù)或地址信號(hào) 回沖過大會(huì)使有效判決時(shí)間窗口減小,,使時(shí)序緊張,。通常過沖與回沖是由于信號(hào)傳輸路徑的 阻抗不連續(xù)所引起的反射造成的。
(3) 振鈴(Ringing)是信號(hào)跳變之后的振蕩,,同樣會(huì)使信號(hào)的噪聲容限減小,,過大會(huì)造 成邏輯錯(cuò)誤,而且會(huì)使信號(hào)的高頻分量增加,,增大EMI問題,。 基于多信號(hào)測試性設(shè)計(jì)分析;PCI-E測試信號(hào)完整性分析多端口矩陣測試
信號(hào)完整性分析的傳輸線理論
傳輸線的定義
傳輸線可定義為傳輸電流的有信號(hào)回流的信號(hào)線,,所以,,電路板上的走線、同軸電纜,、 雙絞線等有信號(hào)回流的信號(hào)傳輸路徑都可以看作傳輸線,。前面我們說過,當(dāng)信號(hào)互連的電路 尺寸接近信號(hào)中設(shè)計(jì)者所關(guān)心的比較高頻率的波長時(shí),,互連線上不同位置的電壓或電流的大小 與相位均可能不相同,,需要用到分布式元件來考慮,。
現(xiàn)代的智能手機(jī)、計(jì)算機(jī),、通信設(shè)備等電子產(chǎn)品都內(nèi)含復(fù)雜的電路板,,這些電路板上的走 線都可以認(rèn)為是傳輸線,它們負(fù)責(zé)把各種芯片連接在一起,,并相互進(jìn)行通信,, PCI-E測試信號(hào)完整性分析多端口矩陣測試100條使信號(hào)完整性問題小化的通用設(shè)計(jì)原則;
根據(jù)上述數(shù)據(jù),,你就可以選擇層疊了,。注意,幾乎每一個(gè)插入其它電路板或者背板的PCB都有厚度要求,,而且多數(shù)電路板制造商對其可制造的不同類型的層有固定的厚度要求,,這將會(huì)極大地約束終層疊的數(shù)目。你可能很想與制造商緊密合作來定義層疊的數(shù)目,。應(yīng)該采用阻抗控制工具為不同層生成目標(biāo)阻抗范圍,,務(wù)必要考慮到制造商提供的制造允許誤差和鄰近布線的影響。在信號(hào)完整的理想情況下,,所有高速節(jié)點(diǎn)應(yīng)該布線在阻抗控制內(nèi)層(例如帶狀線),。要使SI比較好并保持電路板去耦,就應(yīng)該盡可能將接地層/電源層成對布放,。如果只能有一對接地層/電源層,,你就只有將就了。如果根本就沒有電源層,,根據(jù)定義你可能會(huì)遇到SI問題,。你還可能遇到這樣的情況,即在未定義信號(hào)的返回通路之前很難仿真或者仿真電路板的性能,。
PCB的信號(hào)完整性問題主要包括信號(hào)反射,、串?dāng)_、信號(hào)延遲和時(shí)序錯(cuò)誤,。
1,、反射信號(hào)在傳輸線上傳輸時(shí),當(dāng)高速PCB上傳輸線的特征阻抗與信號(hào)的源端阻抗或負(fù)載阻抗不匹配時(shí),,信號(hào)會(huì)發(fā)生反射,,使信號(hào)波形出現(xiàn)過沖、下沖和由此導(dǎo)致的振鈴現(xiàn)象,。過沖(Overshoot)是指信號(hào)跳變的個(gè)峰值(或谷值),,它是在電源電平之上或參考地電平之下的額外電壓效應(yīng);下沖(Undershoot)是指信號(hào)跳變的下一個(gè)谷值(或峰值),。過大的過沖電壓經(jīng)常長期性地沖擊會(huì)造成器件的損壞,,下沖會(huì)降低噪聲容限,,振鈴增加了信號(hào)穩(wěn)定所需要的時(shí)間,從而影響到系統(tǒng)時(shí)序,。
100條估計(jì)信號(hào)完整性效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)法則,;
從頻域上看,判斷是否是高速數(shù)字信號(hào)的準(zhǔn)則不僅是信號(hào)的基礎(chǔ)頻率,,還包括其高次 波影響,。對數(shù)字電路而言,邊沿的速率是直觀的因素之一,。在工程上可以認(rèn)為當(dāng)信號(hào)邊沿 時(shí)間小于4?6倍的互連傳輸時(shí)延時(shí),,應(yīng)考慮信號(hào)完整性的行為。
從時(shí)域信號(hào)波形來看,,我們可以看到后面研究的傳輸線的特征阻抗,、反射、串?dāng)_及 同步開關(guān)噪聲等問題都是研究數(shù)字信號(hào)從0到1和從1到0跳變時(shí)的瞬態(tài)行為,,其與邊沿 速率相關(guān)。
這是一個(gè)2MHz時(shí)鐘信號(hào)傳輸?shù)碾娐?,?807時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器輸出(D41),經(jīng)過一段電路 板走線(TL1)后接一個(gè)電阻(R113),再經(jīng)過一段電路板走線(TL2)連到接收端(D40), 為什么3807的輸出端要串聯(lián)一個(gè)33,。的電阻呢?
通過仿真我們可以看到?jīng)]有這個(gè)電阻和有這個(gè)電阻接收到的信號(hào)的差別,。
沒有這個(gè)電阻時(shí)接收到的信號(hào),,如圖1.8所示是有這個(gè)電阻時(shí)接收到的 信號(hào)??梢钥吹疆?dāng)沒有這個(gè)電阻時(shí)信號(hào)有很大的過沖和振鈴產(chǎn)生,,串聯(lián)了這個(gè)電阻后問題有 很大的好轉(zhuǎn)。 信號(hào)完整性測試所需工具說明,;PCI-E測試信號(hào)完整性分析多端口矩陣測試
信號(hào)完整性分析建模,。PCI-E測試信號(hào)完整性分析多端口矩陣測試
信號(hào)完整性是指信號(hào)在傳輸過程中是否保持其原始形態(tài)和質(zhì)量。在高速數(shù)字系統(tǒng)中,,信號(hào)完整性非常重要,,因?yàn)樾盘?hào)受到的噪聲和失真可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤或故障。因此,,信號(hào)完整性的分析和優(yōu)化是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步,。
以下是一些信號(hào)完整性的基礎(chǔ)知識(shí):
1.時(shí)域和頻域
在信號(hào)完整性分析中,時(shí)域和頻域都是非常重要的概念,。時(shí)域描述隨時(shí)間變化的信號(hào)波形,,包括上升時(shí)間、下降時(shí)間,,瞬態(tài)響應(yīng)等等,。頻域描述信號(hào)的頻率特性,,包括截止頻率、帶寬,、幅度響應(yīng)等等,。
2.常見的失真類型
在數(shù)字系統(tǒng)中,常見的失真類型包括內(nèi)插失真,、抖動(dòng),、幅度失真和相位失真等。這些失真類型經(jīng)常與信號(hào)的傳輸有關(guān),,因此分析信號(hào)的失真類型可以幫助設(shè)計(jì)人員確定性能和可靠性要求,。 PCI-E測試信號(hào)完整性分析多端口矩陣測試