0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么时候需要注意信号完整性问题

电子设计 来源:电子设计 作者:电子设计 2022-02-09 16:14 次阅读

本文主要介绍信号完整性是什么,信号完整性包括哪些内容,什么时候需要注意信号完整性问题?

信号完整性是指高速产品设计中由互连线引起的所有问题。包括以下几部分:

时序

噪声

电磁干扰(EMI)

数据采样过程通常是由时钟信号的上升或者下降沿来触发的。数据必须及时的到达接收端并且在接收器件开始锁存之前稳定为一个非模糊的逻辑状态。任何数据的延迟或者波形的畸变将导致数据传输的失败。时序是高速系统的一切,信号时序取决于信号传播的物理长度引起的延迟,同时取决于抵达阀值时波形的形状。信号波形畸变的原因可能有很多的原因。主要的包括建立时间Tsu、保持时间Th、输出延时Tco、电路的线延迟Tdelay、时钟延时Tpd等。

100056152-109930-1.png

噪声问题具体来说有很多种形式,例如:振铃、反射、近端串扰、开关噪声、非单调性、地弹,电源反弹、衰减、容性负载、灵敏度、有损线等等。

100056152-109931-2.png

与噪声有关的问题都可以从以下四个方面考虑:

单一网络信号的完整性:在一个信号的信号路径和返回路径上由于阻抗突变引起的反射与失真。

两个或多个网络的串扰:多个信号通路之间耦合的互电容、互电感。

电源和地分配中的轨道塌陷:电源和地网络中的阻抗压降。

来自整个系统的电磁干扰辐射:来自元件、系统、外界的电磁干扰。

针对第一种情况,由于互联线的阻抗发生变化,导致反射和失真(包括阻抗突变、反射、振铃、ISI、时序等),解决的方法是:

使用均匀传输线;

进行阻抗匹配。

针对第二种情况,由于两个互连网络之间的互容和互感引起容性耦合和感性耦合,而其中感性耦合占主导作用,对于感性耦合主导的噪声,我们常常把这种串扰归为开关噪声、△I噪声、dI-dt噪声、地弹、同步开关噪声(SSN)、同步开关输出噪声(SSO减小信号之间的串扰的方法如下:

采用介电质常数比较小的材料;

减小互连线的长度,互连线越长,串扰越严重;

增加线之间的距离。

只要存在两个电路,就会由于互容,一个电路的电压产生电场,影响另一个电路;只要存在两个电流回路,就会有互感,一个回路的电流产生磁场,影响另一个回路。

针对第三种情况,由于电压越来越低,功耗越来越大,电源噪声容限越来越小。因此在设计时要求电源阻抗低,地阻抗低,电源和地之间的阻抗低!所谓的低阻抗,在低频时取决于电源线的电感,中频时取决于板级的旁路电容,高频时取决于片内的分布电容阵列。具体的方法是:

相邻电源和地分配层平面的的介质应该尽可能的薄,以使它们紧紧地靠近;

低电感的去耦电容;

封装时安排多个很短的电源和地引脚;

片内加去耦电容。

针对第四种情况,电磁干扰问题有三个方面:噪声源、传播路径和天线。电磁干扰的强度和频率正相关,对于共模信号,电磁干扰强度和频率成正比。对于差模信号,电磁干扰强度和频率的平方成正比。

产生辐射的电压源大多数来自电源分配网络(由于PDN是电路板上最大的导体,因此也是最容易发射及接收噪声),因此减少轨道塌陷也能降低辐射。解决的方法从如下三个方面入手:

首先从电路设计的角度解决;

其次从接口滤波的角度阻隔;

最后才从屏蔽的角度规避。

以上就是针对信号完整性的一个简单的介绍,详细的内容以及分类方法各不相同,但具体问题的解决方法大都是相通的。

审核编辑:何安
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 信号完整性
    +关注

    关注

    68

    文章

    1397

    浏览量

    95385
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    高速电路设计与信号完整性分析

    随着电子系统和高集成度芯片向高速度、高密度、大功耗、低电压、大电流的趋势发展,电路中的信号完整性问题日益严重。信号失真、定时错误和不正确的数据传输等问题的出现给系统硬件设计带来了很大的挑战。高速电路
    发表于 09-25 14:46 0次下载

    高速电路中的信号完整性和电源完整性研究

    高速电路中的信号完整性和电源完整性研究
    发表于 09-25 14:44 0次下载

    高速高密度PCB信号完整性与电源完整性研究

    高速高密度PCB信号完整性与电源完整性研究
    发表于 09-25 14:43 5次下载

    高速PCB信号和电源完整性问题的建模方法研究

    高速PCB信号和电源完整性问题的建模方法研究
    发表于 09-21 14:13 0次下载

    高速PCB信号完整性设计与分析

    高速PCB信号完整性设计与分析
    发表于 09-21 11:51 0次下载

    高速PCB的信号和电源完整性问题研究

    电子发烧友网站提供《高速PCB的信号和电源完整性问题研究.pdf》资料免费下载
    发表于 09-19 17:38 0次下载

    信号完整性与电源完整性-电源完整性分析

    电子发烧友网站提供《信号完整性与电源完整性-电源完整性分析.pdf》资料免费下载
    发表于 08-12 14:31 38次下载

    信号完整性与电源完整性-信号的串扰

    电子发烧友网站提供《信号完整性与电源完整性-信号的串扰.pdf》资料免费下载
    发表于 08-12 14:27 0次下载

    什么是信号完整性

    在现代电子通信和数据处理系统中,信号完整性(Signal Integrity, SI)是一个至关重要的概念。它涉及信号在传输过程中的质量保持,对于确保系统性能和稳定性具有决定性的影响。本文将从
    的头像 发表于 05-28 14:30 1059次阅读

    FPGA的sata接口设计时需要注意哪些问题

    信号完整性 : SATA接口使用差分信号传输,对信号完整性要求较高。在PCB设计时,需要注意
    发表于 05-27 16:20

    保障信号完整性的设计策略剖析

    信号完整性—系统化设计方法及案例分析■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
    的头像 发表于 05-13 17:22 454次阅读
    保障<b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>完整性</b>的设计策略剖析

    高速PCB设计,信号完整性问题你一定要清楚!

    的布局、高速信号的布线等因素,都会引起信号完整性问题,导致系统工作不稳定,甚至完全不工作。 PCB信号完整性问题 良好的
    的头像 发表于 04-07 16:58 491次阅读

    电源完整性问题是指什么?电源完整性分析

    电源的作用是为系统提供稳定的电压及电流。电源完整性问题是指电源的电压、纹波及噪声不满足系统的工作要求,通过合理的电源供电网络设计可以减小电源塌陷等电源完整性问题,提高系统的稳定性。
    的头像 发表于 02-22 10:09 6602次阅读
    电源<b class='flag-5'>完整性问题</b>是指什么?电源<b class='flag-5'>完整性</b>分析

    分析高速PCB设计信号完整性问题形成原因及方法解决

    信号完整性(Signal Integrity,简称SI)指的是信号线上的信号质量。信号完整性差不
    发表于 01-11 15:31 875次阅读

    使用LTspice解决信号完整性问题

    在“如何使用LTspice获得出色的EMC仿真结果"系列文章的第1分部中,我们介绍了针对电源器件、传导辐射和抗扰度的LTspice仿真工具。在第2部分中,我们将介绍LTspice和C程序的组合,旨在帮助设计人员了解和改善有线网络信号完整性
    的头像 发表于 12-15 12:30 2177次阅读
    使用LTspice解决<b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>完整性问题</b>