信號(hào)完整性分析.ppt

1、電磁兼容與印刷電路板理論設(shè)計(jì)與布線導(dǎo)論(信號(hào)完整性分析)，肯2010/10，保密，2，高速信號(hào)與信號(hào)完整性影響信號(hào)完整性的印刷電路板因素印刷電路板布線端子參考，4，高速信號(hào)與信號(hào)完整性，“信號(hào)”是一個(gè)使用非常廣泛的術(shù)語(yǔ)。從信息論的角度來(lái)看，信號(hào)是信息的物理體現(xiàn)，或者說(shuō)信號(hào)是信息的載體。廣義地說(shuō)，信號(hào)被定義為隨時(shí)間(和位置)變化的物理量。模擬信號(hào)：時(shí)間和振幅都是連續(xù)的物理量。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和振幅都是離散的物理量。5、高速信號(hào)和信號(hào)完整性，一般高速數(shù)字系統(tǒng)包括兩個(gè)定義：第一，系統(tǒng)頻率高(達(dá)到或超過(guò)50mHz)；其次，系統(tǒng)中信號(hào)的邊沿(上升沿/下降沿)變化很快(信號(hào)線中的傳播延遲大于信號(hào)驅(qū)動(dòng)端上升時(shí)

2、間的1/4)；信號(hào)完整性):信號(hào)在電路中以正確的時(shí)序和電壓做出響應(yīng)的能力；6、高速信號(hào)和信號(hào)完整性，在信號(hào)完整性數(shù)字系統(tǒng)的多層板信號(hào)線中，當(dāng)信號(hào)傳輸發(fā)生時(shí)，它可以假設(shè)為一根軟管，將水送到水花中，其一端用手加壓放出水柱，另一端與水龍頭相連。當(dāng)持管處施加的壓力剛好使水柱的射程正確落在目標(biāo)區(qū)域時(shí)，施者和受者都很高興，成功地完成了任務(wù)。這難道不是一個(gè)小小的成就嗎？7、高速信號(hào)和信號(hào)完整性，信號(hào)完整性然而，一旦注水太遠(yuǎn)，不僅會(huì)飛越目標(biāo)而浪費(fèi)水資源，還會(huì)由于強(qiáng)大的水壓而無(wú)處發(fā)泄，從而使軟管由于反彈到源頭而從水龍頭中掙脫出來(lái)！這項(xiàng)任務(wù)不僅失敗了，而且還造成了挫折。里面全是豆花！8、高速信號(hào)和信號(hào)的完整性，信

3、號(hào)的完整性，相反，當(dāng)握力不足和范圍過(guò)近時(shí)，仍然不能獲得理想的結(jié)果。太多不是你想要的。只有當(dāng)它恰到好處時(shí)，你才能快樂(lè)。9，高速信號(hào)和信號(hào)完整性，信號(hào)完整性以上簡(jiǎn)單的生活細(xì)節(jié)可以用來(lái)說(shuō)明信號(hào)在多層傳輸線路上的快速傳輸。此時(shí)，傳輸線可視為軟管，施加在管道固定處的壓力就像通過(guò)板上的接收端元件與Gnd并聯(lián)的電阻。10、高速信號(hào)和信號(hào)完整性，什么是特征阻抗？當(dāng)某個(gè)信號(hào)方波隨著傳輸線組件的信號(hào)線中的高電平正壓信號(hào)前進(jìn)時(shí)，理論上，由電場(chǎng)感應(yīng)的負(fù)壓信號(hào)將隨著它前進(jìn)到最近的參考層(例如接地層)(其等于正壓信號(hào)的反向回歸路徑)，從而完成積分回路系統(tǒng)。如果信號(hào)的飛行時(shí)間很短并且在其向前運(yùn)動(dòng)期間被凍結(jié)，則可以想象來(lái)自信

4、號(hào)線電介質(zhì)層和參考層的瞬時(shí)阻抗值等。稱為特征阻抗。11，高速信號(hào)和信號(hào)完整性，阻抗匹配不良的后果，12，高速信號(hào)和信號(hào)完整性，影響信號(hào)完整性的因素：芯片互連芯片封裝印刷電路板布線通道焊盤通過(guò)信號(hào)本身的電特性，13，印刷電路板影響信號(hào)完整性的因素，傳輸線基本特性電參數(shù)分布在它所占據(jù)的所有空間，信號(hào)傳輸需要時(shí)間。傳輸線的長(zhǎng)度直接影響信號(hào)特性，或者在傳輸過(guò)程中會(huì)使信號(hào)失真。信號(hào)不僅是時(shí)間(t)的函數(shù)，而且還與信號(hào)所處的位置(z)相關(guān)，也就是說(shuō)，信號(hào)是時(shí)間(t)和位置(z)的函數(shù)。14、影響信號(hào)完整性的印刷電路板因素，傳輸線的分類帶狀線置于兩個(gè)電源層之間，信號(hào)線被屏蔽，因此最好控制傳輸線的特性阻抗。(

5、低速或敏感信號(hào))微帶線通常將信號(hào)線置于外層。(高速或無(wú)干擾信號(hào))，15。印刷電路板影響信號(hào)完整性，微帶線與帶狀線相比，16。印刷電路板影響信號(hào)完整性，典型信號(hào)完整性分析理想和實(shí)際波形理想數(shù)字信號(hào)實(shí)際數(shù)字信號(hào)，17。印刷電路板影響信號(hào)完整性?；趥鬏斁€理論，可以得出傳輸線對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有以下影響：反射信號(hào)(過(guò)沖、欠沖、振鈴等)。)延遲和定時(shí)誤差，多次超過(guò)邏輯電平閾值，過(guò)沖和欠沖串?dāng)_(相鄰信號(hào)干擾)，信號(hào)非單調(diào)變化(假時(shí)鐘，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤)，電磁輻射，18，印刷電路板影響信號(hào)完整性的因素，反射信號(hào)信號(hào)反射是信號(hào)完整性的基本問(wèn)題之一。在高速系統(tǒng)中，反射噪聲可能導(dǎo)致延遲、過(guò)沖/欠沖和振鈴。最根本的原因是信號(hào)傳輸

6、路徑的不連續(xù)性，這可能導(dǎo)致信號(hào)源驅(qū)動(dòng)時(shí)信號(hào)幅度加倍。19，印刷電路板影響信號(hào)完整性系數(shù)，反射原因當(dāng)驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)施加到傳輸線時(shí)，初始電壓、源電阻和線路阻抗之間的關(guān)系如下：20，印刷電路板影響信號(hào)完整性系數(shù)，反射原因此時(shí)，如果傳輸線末端連接有阻抗，并且該阻抗與傳輸線阻抗完全匹配，則輸入信號(hào)將被端接到地。如果傳輸線的終端不與傳輸線的特征阻抗相連，部分信號(hào)將接地，其余信號(hào)將傳輸?shù)絺鬏斁€并返回信號(hào)源。反射量由以下反射系數(shù)決定：21。印刷電路板影響信號(hào)完整性因素。消除反射的方法減少和消除反射的方法是根據(jù)傳輸線的特性阻抗匹配接收端或發(fā)送端的阻抗。從本質(zhì)上講，減少反射的負(fù)面影響有三種方法：降低系統(tǒng)頻率，使傳輸

7、線的反射在另一個(gè)信號(hào)加入傳輸線之前穩(wěn)定(這與發(fā)展趨勢(shì)相矛盾)；縮短印刷電路板布線，使反射在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定(這在復(fù)雜系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn))；通過(guò)阻抗匹配消除反射；22、印刷電路板布線終端，根據(jù)阻抗匹配的位置，有兩種終端策略：源阻抗匹配通常采用源端串聯(lián)電阻的方法來(lái)制作驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗。然而，在實(shí)踐中，有許多變量會(huì)動(dòng)態(tài)影響緩沖器的輸出阻抗，例如硅制造工藝、溫度、電壓等。這使得很難在緩沖器和線路阻抗之間獲得良好的匹配。23、印刷電路板接線端子，端子阻抗匹配并聯(lián)端接主要是盡可能靠近負(fù)載端子加上下拉電阻R，而電阻的另一端與參考源接地并等于傳輸線的特征阻抗。缺點(diǎn)是需要大的驅(qū)動(dòng)電流。24，印刷電路板走線端子，端子阻抗匹配戴維寧端子由連接到電源的上拉電阻R1和連接到地的下拉電阻R2組成，后者吸收通過(guò)R1和R2的反射。缺點(diǎn)是DC耗電量大。25、印刷電路板接線端子，端子阻抗匹配并聯(lián)鋼筋混凝土網(wǎng)絡(luò)終端并聯(lián)鋼筋混凝土網(wǎng)絡(luò)端子是負(fù)載端子上的并聯(lián)電阻和隔離電容。隔離電容可防止傳輸路徑上的DC電流，從而降低功耗。電阻R必須與傳輸線的特性阻抗相匹配，以消除反射。26、印刷電路板走線端子、端子阻抗匹配、27、印刷電路板走線端子、端子阻抗匹配二極管網(wǎng)絡(luò)匹配適用于未知線路特性阻抗的情況。肖特基二極管VD1和VD2將嵌入高于Vcc Vf和低于-Vf的電壓，這可以在一定程度上改善過(guò)沖和欠沖，但不能消除