测试服务信号完整性分析调试

时间:2024年07月21日 来源:

信号完整性(SignalIntegrity,SI)是指信号在信号线上的质量,即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收器,则可确定该电路具有较好的信号完整性。反之,当信号不能正常响应时,就出现了信号完整性问题。

随着高速器件的使用和高速数字系统设计越来越多,系统数据率、时钟速率和电路密集度都在不断地增加。在这种设计中,系统快斜率瞬变和工作频率很高,电缆、互连、印制板(PCB)和硅片将表现出与低速设计截然不同的行为,即出现信号完整性问题。

信号完整性问题能导致或者直接带来诸如信号失真,定时错误,不正确的数据,地址、控制线和系统误差等,甚至使系统崩溃,这已成为高速产品设计中非常值得注意的问题。本文首先介绍了PCB信号完整性的问题,其次阐述了PCB信号完整性的步骤,介绍了如何确保PCB设计信号完整性的方法。 什么是信号完整性分析?测试服务信号完整性分析调试

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信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差,因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB 走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。

当今的高速总线设计如 LpDDR4x、USB 3.2 Gen1/2 (5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2 (2x10Gbps)、PCIe 和即将到来的 USB4.0 (2x20Gbps) 在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。 山东智能化多端口矩阵测试信号完整性分析提供完整信号完整性测试解决方案;

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数字信号的时域和频域

数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界,频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段,时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。

假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号,其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。

可见对于理想方波,其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率),也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。

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。 硬件测试技术及信号完整性分析;

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虽然信号的频率只有2MHz,但是由于信号的边沿速率很快,和信号的互连传输延时有了 可比性(信号边沿时间比4〜6倍的互连传输时延时还要小),所以也会造成信号完整性的问题。

信号的质量

信号完整性需要保证信号传输过程中的质量。简单来说,信号质量就是设计者必须保证 信号在驱动端、互连结构上,特别是接收端上的特性,避免造成功能性和稳定性方面的问题。

在传统意义上从数字信号波形来看,信号质量包括过冲、回冲、振铃、边沿单调性等方 面的问题。 100条估计信号完整性效应的经验法则;山东智能化多端口矩阵测试信号完整性分析

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1、设计前的准备工作在设计开始之前,必须先行思考并确定设计策略,这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择和电路板生产成本控制等工作。就SI而言,要预先进行调研以形成规划或者设计准则,从而确保设计结果不出现明显的SI问题、串扰或者时序问题。(微信:EDA设计智汇馆)

2、电路板的层叠某些项目组对PCB层数的确定有很大的自,而另外一些项目组却没有这种自,因此,了解你所处的位置很重要。其它的重要问题包括:预期的制造公差是多少?在电路板上预期的绝缘常数是多少?线宽和间距的允许误差是多少?接地层和信号层的厚度和间距的允许误差是多少?所有这些信息可以在预布线阶段使用。 测试服务信号完整性分析调试

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