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信号完整性分析的传输线理论

传输线的定义

传输线可定义为传输电流的有信号回流的信号线，所以，电路板上的走线、同轴电缆、 双绞线等有信号回流的信号传输路径都可以看作传输线。前面我们说过，当信号互连的电路 尺寸接近信号中设计者所关心的比较高频率的波长时，互连线上不同位置的电压或电流的大小 与相位均可能不相同，需要用到分布式元件来考虑。

现代的智能手机、计算机、通信设备等电子产品都内含复杂的电路板，这些电路板上的走 线都可以认为是传输线，它们负责把各种芯片连接在一起，并相互进行通信， 高速数字PCB板设计中的信号完整性分析；山西信号完整性分析维修

当考虑信号完整性问题时，信号质量(回冲、振铃、边沿时间)会对有效高低电平时 间产生影响。

抖动(Jitter),按照ITU-T的定义，抖动指输出跃迁与其理想位置的偏差，如图1-16所 示。在考虑并行总线的时序时，过多的抖动可能浪费宝贵的时钟周期，或者导致获得错误的 数据。抖动在设计时钟脉冲发生和分发电路时起着重要作用。在考虑高速串行链路传输时， 过多的抖动会造成误码率达不到指标。抖动的来源有很多，包括电源噪声、电路板布线， 以及锁相环输入基准时钟在环路带宽内的噪声或调制、串扰、环境温度(热干扰)、电磁 辐射等。 山西信号完整性分析维修信号完整性测试分类时域测试频域测试；

广义的信号质量还可以泛指包括所有可能引起信号接收、信号时序、工作稳定性或者电 磁干扰方面问题的不正常现象。常见的有如下几方面。

信号传输延迟(Propagation Delay),指由于传输路径的延时造成的信号由发送到接收之 间的时间偏差，其与传输路径的长度和信号传输速度相关，在分析同步信号 时序时需要考虑传输路径引起的延时。

上升下降时间(Rising and Falling Time),通常数据手册将其定义为上升下降沿电压在 10%〜90%的时间。IBIS模型会用上升下降沿电压在20%〜80%的时间，上 升下降沿时间会因为工作环境(供电电压、温度)的变化对器件造成影响；传输路径的特性 (长度，损耗等)；信号的负载；信号的干扰(串扰)或者同步开关噪声等产生变化。某些接 收器件会有触发要求，在时序约束要求严格的设计中(DDR2/DDR3/DDR4)也需要考虑上升 下降时间的因素。

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。

信号完整性基本定义是指一个信号在电路中产生相应的能力。

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)。 信号完整性分析方法信号完整性分析概述。电气性能测试信号完整性分析PCI-E测试

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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。 山西信号完整性分析维修