PCB設(shè)計(jì)\"信號完整性\"名詞解釋

1、什么是信號完整性(Singnal Integrity)?

信號完整性(Singnal Integrity)是指一個信號在電路中產(chǎn)生正確的相應(yīng)的能力。信號具有良好的信號完整性(Singnal Integrity)是指當(dāng)在需要的時候，具有所必須達(dá)到的電壓電平數(shù)值。主要的信號完整性問題包括反射、振蕩、地彈、串?dāng)_等。常見信號完整性問題及解決方法：問題 可能原因 解決方法 其他解決方法過大的上沖 終端阻抗不匹配 終端端接 使用上升時間緩慢的驅(qū)動源直流電壓電平不好 線上負(fù)載過大 以交流負(fù)載替換直流負(fù)載 在接收端端接，重新布線或檢查地平面過大的串?dāng)_ 線間耦合過大 使用上升時間緩慢的發(fā)送驅(qū)動器 使用能提供更大驅(qū)動電流的驅(qū)動源時延太大 傳輸線距離太長 替換或重新布線， 檢查串行端接頭 使用阻抗匹配的驅(qū)動源， 變更布線策略振蕩 阻抗不匹配 在發(fā)送端串接阻尼電阻

2、什么是串?dāng)_(crosstalk)?

串?dāng)_(crosstalk)是指在兩個不同的電性能之間的相互作用。產(chǎn)生串?dāng)_(crosstalk)被稱為Aggressor，而另一個收到干擾的被稱為 Victim.通常，一個網(wǎng)絡(luò)既是Aggressor(入侵者)，又是Victim(受害者)。振鈴和地彈都屬于信號完整性問題中單信號線的現(xiàn)象(伴有地平面回路)，串?dāng)_則是由同一PCB板上的兩條信號線與地平面引起的，故也稱為三線系統(tǒng)。串?dāng)_是兩條信號線之間的耦合，信號線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，而感性耦合引發(fā)耦合電壓。PCB板層的參數(shù)、信號線間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性及線端接方式對串?dāng)_都有一定的影響。

3、什么是電磁兼容(EMI)?

電磁干擾(Ectromagnetioc Interference)，或者電磁兼容性(EMI)，是從一個傳輸線(transmission line)(例如電纜、導(dǎo)線或封裝的管腳)得到的具有天線特性的結(jié)果。印制電路板、集成電路和許多電纜發(fā)射并影響電磁兼容性(EMI)的問題。FCC定義了對于一定的頻率的最大發(fā)射的水平(例如應(yīng)用于飛行控制器領(lǐng)域)。

4、在時域(time domain)和頻域(frequency domain)之間又什么不同?

時域(time domain)是一個波形的示波器觀察，它通常用于找出管腳到管腳的延時(delays)、偏移(skew)、過沖(overshoot)、下沖(undershoot)以及設(shè)置時間(setting times)。頻域(frequency domain)是一個波形的頻譜分析議的觀察，它通常用于波形與頻譜分析議的觀察、它通常用于波形與FCC和其他EMI控制限制之間的比較。(有一個比喻，它就象收音機(jī)DD你在時域(time domain)中聽見，但是你要找到你喜歡的電臺是在頻域(frequency domain)內(nèi)。)

5、什么是傳輸線(transmission line)?

傳輸線(transmission line)是一個網(wǎng)絡(luò)(導(dǎo)線)，并且它的電流返回的地和電源。電路板上的導(dǎo)線具有電阻、電容和電感等電氣特性。在高頻電路設(shè)計(jì)中，電路板線路上的電容和電感會使導(dǎo)線等效于一條傳輸線。傳輸線是所有導(dǎo)體及其接地回路的總和。

6、什么是阻抗(impedance)?

阻抗(Impedance)是傳輸線(transmission line)上輸入電壓對輸入電流地比率值(Z0=V/I)。當(dāng)一個源發(fā)出一個信號到線上，它將阻礙它驅(qū)動，直到2*TD時，源并沒有看到它地改變，在這里TD時線的延時(delay)。

7、什么是反射(reflection)?

反射(reflection)就是在傳輸線(transmission line)上回波(echo)。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸?shù)骄€上并達(dá)到負(fù)載處，但是有一部分被反射(reflected)了。如果負(fù)載和線具有相同的(impedance)，發(fā)射(Reflections)就不會發(fā)生了。如果負(fù)載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負(fù)，反之，如果負(fù)載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸及電源平面的不連續(xù)等因素的變化均會導(dǎo)致此類反射。

8、什么是過沖(overshoot)?

過沖(Overshoot)就是第一個峰值或谷值超過設(shè)定電壓DD對于上升沿是指最高電壓而對于下降沿是指最低電壓。下沖(Undershoot)是指下一個谷值或峰值。過分的過沖(overshoot)能夠引起保護(hù)二級管工作，導(dǎo)致過早地失效。

9、什么是下沖(undershoot)(ringback)?

過沖(Overshoot)是第二個峰值或谷值超過設(shè)定電壓DD對于上升沿過度地谷值或?qū)τ谙陆笛靥蟮胤逯?。過分地下沖(undershoot)能夠引起假的時鐘或數(shù)據(jù)錯誤(誤操作)。

10、什么是振蕩(ringing)?

振蕩(ringing)就是在反復(fù)出現(xiàn)過沖(overshoots)和下沖(undershoots)。信號的振鈴(ringing)和環(huán)繞振蕩(rounding)由線上過度的電感和電容引起，振鈴屬于欠阻尼狀態(tài)而環(huán)繞振蕩屬于過阻尼狀態(tài)。信號完整性問題通常發(fā)生在周期信號中，如時鐘等，振蕩和環(huán)繞振蕩同反射一樣也是由多種因素引起的，振蕩可以通過適當(dāng)?shù)亩私佑枰詼p小，但是不可能完全消除。

11、什么是設(shè)置時間(settling time)?

設(shè)置時間(settling time)就是對于一個振蕩的信號穩(wěn)定到指定的最終值所需的時間。

12、什么是管腳到管腳(pin-to-pin)的延時(delay)

管腳到管腳(pin-to-pin)的延時(delay)是指在驅(qū)動器狀態(tài)的改變到接收器狀態(tài)的改變之間的時間。這些改變通常發(fā)生在給定電壓的50%，最小延時發(fā)生在當(dāng)輸出第一個越過給定的閥值(threshold)，最大延時發(fā)生在當(dāng)輸出最后一個越過電壓閥值(threshold)，測量所有這些情況。

13、什么是偏差(skew)?

信號的偏移(skew)是對于同一個網(wǎng)絡(luò)到達(dá)不同的接收器端之間的時間偏差。偏移(skew)還被用于在邏輯門上時鐘和數(shù)據(jù)達(dá)到的時間偏差。

14、什么是斜率(slew rate)?

Slew rate就是邊沿斜率(-個信號的電壓有關(guān)的時間改變的比率)。I/O的技術(shù)規(guī)范(如PCI)狀態(tài)在兩個電壓之間，這就是斜率(slew rate)，它是可以測量的。

15、什么是靜態(tài)線(quiescent line)?

在當(dāng)前的時鐘周期內(nèi)它不出現(xiàn)切換。另外也被稱為“stuck-at”線或static線。串?dāng)_(crosstalk)能夠引起一個靜態(tài)線在時鐘周期內(nèi)出現(xiàn)切換。

16、什么是假時鐘(false clocking)?

假時鐘是指時鐘越過閥值(threshold)無意識的改變了狀態(tài)(有時在VIL或VIH之間)。通常由過分的下沖(undershoot)或串?dāng)_(crostalk)引起。

17、什么是IBIS?

IBIS 是描述一個輸入/輸出(I/O)的EIA/ANSI標(biāo)準(zhǔn)。它包括DC(V/I)特性曲線，也包括瞬態(tài)(transient)(V/T)特性曲線 curves as tables of points.HyperLynx的網(wǎng)頁(Web site)上有連接到IBIS的主頁，另外還有許多供應(yīng)商的IBIS模型網(wǎng)頁。