工程師武功秘籍之信號完整性9大招

　　我近期收到一些網(wǎng)友的詢問的幾個截圖，其實，一直都有網(wǎng)友詢問類似的問題，特別是在這春暖花開的招聘大季節(jié)中，更是經(jīng)常在微信上收到類似的信息。有的網(wǎng)友給他們回復(fù)啦，有時由于時間問題，有的沒有回復(fù)，在這里把之前的一篇文章重新再發(fā)一遍。

　　以下是我總結(jié)的9個主要的方面，當(dāng)然，一家之言，不能全而概之。

　　1 信號完整性基礎(chǔ)知識

　　把它放在第一點，就足以說明信號完整性基礎(chǔ)知識的重要性。所謂“萬丈高樓平地起”，說的就是這個道理，想從事信號完整性工作就必須對整個信號完整性的理論基礎(chǔ)有一個很明晰的了解。至少要熟讀幾本信號完整性方面的書籍，了解什么是信號完整性;了解信號完整性研究的對象和內(nèi)容是什么;信號完整性與哪些因素有關(guān)系;信號完整性會影響到產(chǎn)品的哪一個方面;等等。記得看的第一本書就是Eric的《Signal Integrity-Simplified》即國內(nèi)現(xiàn)在號稱的藍(lán)皮書《信號完整性分析》，李玉山老師等作者翻譯的，然后接著啃了所謂的墨寶書，由Howard Johnson和Martin合著的《High-Speed digital design-A handbook of Black Magic》，中文版本叫《高速數(shù)字設(shè)計》，也是出的比較早，電源完整性看了一本《集成電路電源完整性分析與管理》，中間還硬著頭皮還啃一本英文原著《High-Speed Digital System Design—A Handbook of Interconnect Theoryand Design Practices》。當(dāng)然，還有一些大部頭和國內(nèi)的一些原創(chuàng)書籍，也都是非常的不錯，只是沒有什么看完整。

　　以上兩本書是我經(jīng)常推薦給身邊的從事電路設(shè)計和硬件工程師的，信號完整性分析比較簡單，入門比較好，目前有第二版本的，書名都改啦，叫《信號完整性與電源完整性分析》把之前缺失的S參數(shù)和電源完整性也加上啦，非常不錯?！陡咚贁?shù)字設(shè)計》稍微難一點，但是在下認(rèn)為也是一本必讀的書籍。

　　2電路原理

　　電路原理部分，應(yīng)該是很多工程師在大學(xué)的時候的必修課。我記得我們當(dāng)時學(xué)的就有康華光老師的《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的模擬和數(shù)字部分，以及邱關(guān)源老師的《電路》。信號完整性是屬于硬件設(shè)計的一個部分，但是又不僅僅考慮的是硬件電路的設(shè)計，所以說電路原理是高速電路信號完整性中的極其重要的一個部分。電路原理設(shè)計包括電路系統(tǒng)、原理框圖和電路的設(shè)計，這是信號完整性工程師必須具備的基本技能。這也是由系統(tǒng)設(shè)計延伸而來的，如何實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)，就是電路原理設(shè)計的目的。

　　3 熟悉各總線協(xié)議

　　以上圖中的Logo應(yīng)該或多或少的都出現(xiàn)在我們的生活中，那么在作為一個每天都與這些logo的接口或者總線打交道的工程師，又有多少對其有一些了解呢?其實，作為一位信號完整性工程師，總線協(xié)議是每一位工程師必須要了解的內(nèi)容。因為這就是我們工作的指南，不管你做的工作再好，只要不符合總線協(xié)議的要求，都是毫無意義的，因為這是信號如何傳輸?shù)囊罁?jù)，也是判斷信號是否滿足設(shè)計要求的根本。所以說，不懂協(xié)議的信號完整性工程師，不是一位好“廚師”。

　　4 熟悉PCB layout設(shè)計

　　在高速電路迅速發(fā)展的現(xiàn)階段，原理方案設(shè)計已經(jīng)變得越來越簡單?，F(xiàn)在的消費類產(chǎn)品，如手機(jī)，就是那么幾家的解決方案，CPU確定，那么其方案、外圍電路已然確定，但是不同的公司設(shè)計出來的產(chǎn)品外觀和質(zhì)量都是不同的，即使是同一家公司設(shè)計出來的產(chǎn)品也是不同的，外觀是有ID和ME所確定，性能的不一樣就是PCB設(shè)計的不一樣。一個產(chǎn)品的PCB設(shè)計不僅僅要連通各個模塊，還需要使性能最優(yōu)、滿足各兼容性測試、符合生產(chǎn)工藝等等。

　　5 熟悉PCB材料

　　PCB是產(chǎn)品中最大的一顆元器件，那么制造這個元器件的原料就變得越來越重要，特別是對于高速電路來講。信號完整性是否滿足設(shè)計要求，一部分原因就是由PCB材料決定的。目前，PCB材料有成千上萬種，從中選擇符合產(chǎn)品設(shè)計的材料，是越來越多信號完整性工程師需要完成的一項工作。

　　6熟悉評估各種高速互連器件

　　信號完整性是一個比較寬泛的概念，這個概念最主要還是體現(xiàn)在整個電路和方案的設(shè)計上。那么電路鏈路中的高速互連器件就是信號完整性的重要組成部分。了解和熟悉高速互連器件，如發(fā)送端芯片、接收端芯片、連接器、線纜等等。不僅僅要考慮其性能，更需要考慮成本、工藝參數(shù)要求、封裝、供應(yīng)商質(zhì)量等等。

　　7 熟悉至少一種仿真軟件

　　信號完整性的工作之一就是提高產(chǎn)品設(shè)計的效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期，迅速使產(chǎn)品推向市場。那么在產(chǎn)品設(shè)計的前期就需要對產(chǎn)品中的關(guān)鍵的信號進(jìn)行仿真，使研發(fā)人員盡可能的了解到產(chǎn)品存在什么樣的風(fēng)險，并使風(fēng)險降到最低。不管是Hspice，還是Ansys designer/HFSS/SIwave/，或者是Hyperlynx、Sigrity，對于信號完整性工程師來講至少要熟悉一種仿真軟件。這樣才能增加你設(shè)計的信心。

　　8 熟悉測試測量

　　對于一個產(chǎn)品設(shè)計來講，測試和測量是產(chǎn)品研發(fā)階段必不可少的一個環(huán)節(jié)。信號完整性工程師必須要熟練使用各種測試測量設(shè)備，基本的設(shè)備就是實時示波器、采樣示波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、阻抗測速儀、信號源、穩(wěn)壓源、數(shù)字萬用表等，高階一點的就是誤碼分析儀、協(xié)議分析儀、頻譜分析儀、探針臺、溫箱等等。如果不會使用設(shè)備，就很難找到產(chǎn)品的問題點在哪里，那就無從說起設(shè)計一個好的產(chǎn)品。當(dāng)然，還有一些最基本的，比如烙鐵、熱風(fēng)槍的使用。

　　9 分析和解決問題的能力

　　不管是仿真還是測試，對于一個優(yōu)秀的信號完整性工程師來講，分析和解決問題才是最重要的。對于現(xiàn)在很多工程師來講，得到一個測試或者是仿真的波形曲線很簡單，復(fù)雜的是要能理解波形曲線表示的意義和代表的問題，并最終能解決其。比如，在測試的時候存在一個非單調(diào)，那么首先要知道這是一個非單調(diào)，然后再分析其是因為測試設(shè)備沒有校準(zhǔn)，引起的，還是由于人為的因素引起的，亦或是測試點的選擇不正確，亦或是芯片本身存在的問題，亦或是傳輸線阻抗匹配的問題等等，找到問題之后才能對癥下藥。

　　謹(jǐn)獻(xiàn)給那些還徘徊在高速電路門外的童鞋們，希望對各位有所幫助。