高速电路信号完整性问题
信号完整性要求就是信号从发送端到互连传输过程中以正确的时序、幅度及相位到达接受端,并且接受端能正常的工作,或者可以说信号在互连传输中能很好的保持时域和频域的特性。通常还有以下两种定义:
1.当信号的边沿时间小于4-6倍的互连传输时延,需要考虑信号的完整性问题。
2.当线传播时延大于驱动端的上升沿或下降沿将会引起传输的非预期的结果。
3.简单说下时域和频域的关系,时域:是真实世界的,指的是时间域,自变量是时间。频域:是用于分析时域的一种方法,指的是频率域,自变量是频率。 基于多信号测试性设计分析;通信信号完整性分析
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。
陕西信号完整性分析测试流程常见的信号完整性测试问题;
从频域上看,判断是否是高速数字信号的准则不仅是信号的基础频率,还包括其高次 波影响。对数字电路而言,边沿的速率是直观的因素之一。在工程上可以认为当信号边沿 时间小于4〜6倍的互连传输时延时,应考虑信号完整性的行为。
从时域信号波形来看,我们可以看到后面研究的传输线的特征阻抗、反射、串扰及 同步开关噪声等问题都是研究数字信号从0到1和从1到0跳变时的瞬态行为,其与边沿 速率相关。
这是一个2MHz时钟信号传输的电路,由3807时钟驱动器输出(D41),经过一段电路 板走线(TL1)后接一个电阻(R113),再经过一段电路板走线(TL2)连到接收端(D40), 为什么3807的输出端要串联一个33。的电阻呢?
通过仿真我们可以看到没有这个电阻和有这个电阻接收到的信号的差别。
没有这个电阻时接收到的信号,如图1.8所示是有这个电阻时接收到的 信号。可以看到当没有这个电阻时信号有很大的过冲和振铃产生,串联了这个电阻后问题有 很大的好转。
数字信号频域分量经过随频率升高损耗加大的传输路径时,接收端收到 的各个频率分量,可以看到,如果这些频率分量要成原来的数字信号的样子,其频谱应 该如虚线所示,而实际上经过传输线后的频谱如实线所示,从而造成信号畸变,从信号眼图 上看眼睛会闭合。
加重(De-Emphasis)和预加重(Pre-Emphasis)的示意图,也就是在发送信 号时降低低频分量或提高高频分量来补偿传输线对不同频率下损耗不一致的影响,使得接收 端的频谱分布和原来想要传输的信号基本一致。 信号完整性测试项目可以分为几大类;
时域数字信号转换得到的频域信号如果起来,则可以复现原来的时域信号。如图1・2 所示描绘了直流频率分量加上基频频率分量与直流频域分量加上基频和3倍频频率分量,以 及5倍频率分量成的时域信号之间的差别,我们可以看到不同频域分量的所造成的时域信号边沿的差别。频域里包含的频域分量越多,这些频域分量成的时域信号越接近 真实的数字信号,高频谐波分量主要影响信号边沿时间,低频的分量影响幅度。当然,如果 时域数字信号转变岀的一个个频率点的正弦波都叠加起来,则可以完全复现原来的时域 数字信号。其中复原信号的不连续点的震荡被称为吉布斯震荡现象。高速信号完整性解决方法;重庆信号完整性分析价格优惠
克劳德高速数字信号的测试,主要目的是对其进行信号完整性分析;通信信号完整性分析
比如,在现在常见的高速串行传输链路中,几个吉赫兹(GHz)以上的信号在电路板上 的走线传输,由于本质上电路板上传输线的损耗是随着频率的升高而增大的(在后面的传输 线部分及S参数部分都会有介绍),使得高频分量的损耗大于低频分量的损耗,在接收端收 到的各个频率分量不是原来的样子,使得这些频率分量起来的数字时域信号产生畸变。 所以,在高速串行传输中,会釆用一些信号处理的方法来补偿高频分量比低频分量传输时损 耗大的问题。比如去加重(在发送时人为降低低频分量)和预加重(在发送时人为提高高频 分量)。通信信号完整性分析
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