自动化高速信号传输方案商

2.4电源完整性的概念

2.4.1电源完整性的定义

电源信号是电信号的一个特例，因此，电源完整性是信号完整性的一个特例，电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性，英文为PowerIntegrity，简称PI，指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输，到达受电器件电源输入管脚时，能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性，否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片，尤其是数字集成电路芯片，其工作的本质是内部晶体管状态的翻转，大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大的电流，其所需的电源能量只能由电源供电单元所提供。以“个人资金供给系统”类比受电器件的电源供电单元，可以更直观地理解电源完整性的概念。 高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题；自动化高速信号传输方案商

①高速信号是需要对其传输线进行设计，以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。模拟信号传输都应该看作高速信号传输，数字信号如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波（一般为基频的3~5倍）波长的1/4，该数字信号相对该传输线就是高速信号。

②信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是高速信号传输所涉及的三大支撑技术。

③信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好，需要为各种信号选择设计合适的信号传输通道，使得高速信号传输的电信号能够保形传输。

④电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好，选择和设计良好的电源转换装置、中远距电源供电中继电容器、近距电源供电中继电容器和电源信号传输通道是保证电源完整性的基本要求。

⑤电磁兼容性表示电子系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他电子系统和设备造成干扰 机械高速信号传输项目高速信号传输的原理和本质，综合考虑工程化因素；

高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题。例如，产品在调试过程中，某个（些）信号的波形或时序与设计结果略有差异，从而导致产品无法工作或工作状态不稳定；或者产品上电时似乎受到外界莫名其妙的干扰时好时坏；或是产品工作稳定了，却干扰其他电子设备正常工作，或做电磁兼容测试时，不能通过某些电磁兼容测试项目；更多的情况是，某台产品同时出现以上两种或两种以上现象。事实上，信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是电子产品走向用户之前必须达到的基本性能，否则产品要么无法稳定工作，要么可能干扰其他电子产品，或可能受到其他电子产品的干扰而无法正常工作。

高速信号传输

串扰分析

由于频率的提高，传输线之间的串扰明显增大，对信号完整性也有很大的影响，可以通过仿真来预测、模拟，并采取措施加以改善。以CMOS信号为例建立仿真模型，如图6所示。在仿真时设置干扰信号的频率为66MHz的方波，扰者设置为零电平输入，通过调整两根线的间距和两线之间平行走线的长度来观察扰者接收端的波形。仿真结果如图7，分别为间距是203.2mm、406。4mm时的波形。

从仿真结果看出，两线间距为406.4mm时，串扰电平为200mV左右，203.2mm时为500mV左右。可见两线之间的间距越小串扰越大，所以在实际高速PCB布线时应尽量拉大传输线间距或在两线之间加地线来隔离。 高速信号传输定义条件；

（1）电源完整性技术信号发生器产生波形完好的信号，信号接收器接收信号并正确解码，都要具备一个必要条件：信号发生器电路和信号接收器电路的各电源供电正常，电路所需的各种电源电压稳定、功率充足。这就是电源完整性技术研究的主要内容。

（2）信号完整性技术信号从信号发送器端经信号传输路径到达信号接收器，信号波形要保持不变或只具有可容许范围的失真度，需要设计和选择合适的信号传输线，为信号的保形传输提供良好的信号传输通道。这是信号完整性技术研究的主要内容。

（3）电磁兼容性技术信号在传输的过程中，既要减少对附近其他信号的电磁干扰，又要提高扰能力，也就是说，既要保证信号传输不扰或只收到可容许的电磁干扰而能够保形传输，又要减少本信号传输产生的电磁干扰在可容许的范围内，为附近其他信号传输提供良好的电磁环境。这是电磁兼容性技术研究的主要内容。 高速信号通常采用什么形式传输；机械高速信号传输项目

高速信号传输技术的简单性；自动化高速信号传输方案商

高速数字信号传输电路的设计与仿真

高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整，而影响信号完整性(即信号质量)的因素主要有传输线的长度、电阻匹配及电磁干扰、串扰等。设计过程中要保持信号的完整性必须借助一些仿真工具，仿真结果对PCB布线产生指导性意见，布线完成后再提取网络，对信号进行布线后仿真，仿真没有问题后才能送出加工。目前这样的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是个简单好用的工具，软件中包含两个工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布线设计前约束布线和各层的参数、设置时钟的布线拓扑结构、选择元器件的速率、诊断信号完整性，并尽量避免电磁辐射及串扰等问题。BoardSim用于布线以后快速地分析设计中的信号完整性、电磁兼容性和串扰问题，生成串扰强度报告，区分并解决串扰问题。作者使用LineSim工具，对信号的阻抗匹配、传输线的长度、串扰进行了仿真分析，并给出了指导性结论。 自动化高速信号传输方案商