信号完整性的含义

心间

        在过去，时钟频率只有10MHz。电路板或封装设计的主要挑战就是如何在双层板上布通所有的信号线以及如何在组装时不被破坏封装。由于互连线不曾影响过系统性能，所有互连线的电气特性并不重要。在这种意义下，可以说“对信号来讲过去的互连线是畅通透明的”。

        例如，如果一个器件输出一个上升边约为10ns、时钟频率为10MHz的信号，则即使是最粗糙的互连线，电路也可以正常工作。有手工连线而成的样机同规范不限的最终印制板产品一样都能正常工作。

        但是现在时钟频率提高了，信号上升边也已经普遍变短。对大多数电子产品而言，当时钟频率超过100MHz或上升边小于1ns时，信号完整性就变得重要了，通常将这种情况称为高频领域或高速领域。这些术语意味着在那些互连线对信号不再透明的产品或系统中，如果不小心就会出现一种或多种信号完整性问题。

        从广义上讲，信号完整性指的是在高速产品中有互连线引起的所有问题。它主要研究互连线与数字信号的电压电流波动相互作用时其电气特性参数如何影响产品的性能。

        所有这些问题分为以下三种影响和后果：

        1.时序；

        2.噪声；

        3.电磁干扰（EMI）。

        时序本身就是一个复杂的研究领域。在一个时钟周期内，必然发生一定数量的操作，必须在预算中划分某段较短时间并分配给各个不同的操作。

        我们听到许多信号完整性的噪声问题，比如振铃、反射、近端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹等。这些都是互连线对信号完整性造成的影响。

        所有与信号完整性问题有关的效应都与以下四类特定噪声源中的一个相关：

        1.单一网络的信号完整性。在信号路径或返回路径上由于阻抗突变引起的反射与失真。

        2.两个或多个网络间的串扰。和理想回路与非理想回路耦合的互电容、互电感。

        3.电源和地分配中的轨道塌陷。在电源和地网络中的阻抗压降。

        4.来自整个系统的电磁干扰和辐射。来自元件或系统的电磁干扰

rita

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tusli2022

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