Question

信号完整性简介及详细资料

Answer 1

简介

不管是在系统中什么地方，隔离并排除信号完整性故障总是一项极具挑战性的任务。您需要高频宽而且省时的解决方案来正确解决高速信号偏差问题，信号完整性测试设备数字示波器、逻辑分析仪、实时频谱分析仪、时域反射计解决方案、信号发生器、高保真探头和分析软体。

信号完整性分析

理论研究包括

一般讨论的信号完整性基本上以研究数字电路为基础，研究数字电路的模拟特性。主要包含两个方面:信号的幅度(电压)和信号时序。

与信号完整性噪声问题有关的四类噪声源:

1、单一网路的信号质量

2、多网路间的串扰

3、电源与地分配中的轨道塌陷

4、来自整个系统的电磁干扰和辐射

当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收晶片管脚时，该电路就有很好的信号完整性。当信号不能正常回响或者信号质量不能使系统长期稳定工作时，就出现了信号完整性问题。信号完整性主要表现在延迟、反射、串扰、时序、振荡等几个方面。一般认为，当系统工作在50MHz时，就会产生信号完整性问题，而随着系统和器件频率的不断攀升，信号完整性的问题也就愈发突出。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等这些问题都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不能正常工作。

信号完整性和低功耗在蜂窝电话设计中是特别关键的考虑因素，EP谐波吸收装置有助三阶谐波频率轻易通过，并将失真和抖动减小至几乎检测不到的水平。

随着积体电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加，信号完整性已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等因素，都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不工作。 如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信号完整性的因素，并采取有效的控制措施，已经成为当今PCB设计业界中的一个热门课题。

相关图书

图书信息

《信号完整性分析》

作者:(美)伯格丁

作者简介

Eric Bogatin，于1976年获麻省理工大学物理学士学位，并于1980年获亚利桑那大学物理硕士和博士学位。GigaTest实验室的首席技术主管。多年来，他在信号完整性领域，包括基本原理、测量技术和分析工具等方面举办过许多短期课程，培训过4000多工程师，在信号完整性、互连设计、封装技术等领域已经发表了100多篇技术论文、专栏文章和专著。

译者简介

李玉山，现为西安电子科技大学教授、国家重点学科"电路与系统"博士生导师、国家电工电子教学基地副主任。

内容简介

《信号完整性分析》作者以实践专家的视角提出了造成信号完整性问题的根源，特别给出了在设计前期阶段的问题解决方案。这是面向电子工业界的设计工程师和产品负责人的一本具有实用价值的参考书，其目的在于帮助他们在信号完整性问题出现之前能提前发现并及早加以解决，同时也可作为相关专业本科生及研究生的教学指导用书。

《信号完整性分析》全面论述了信号完整性问题。主要讲述了信号完整性和物理设计概论，频宽、电感和特性阻抗的实质含义，电阻、电容、电感和阻抗的相关分析，解决信号完整性问题的四个实用技术手段，物理互连设计对信号完整性的影响，数学推导背后隐藏的解决方案，以及改进信号完整性推荐的设计准则等。该书与其他大多数同类书籍相比更强调直观理解、实用工具和工程实践。它以入门式的切入方式，使得读者很容易认识到物理互连影响电气性能的实质，从而可以尽快掌握信号完整性设计技术。

译者序

本书作者Eric Bogatin具有20多年从事信号完整性研究、进行互连设计和开展工程师培训的经验。作者在书中以独特的工程视角和入门式的切入方式揭示了信号完整性问题的根源，帮助读者尽可能在电子设计的初期找到信号完整性问题的解决方案。本书是他在信号完整性领域的一部力作，特色鲜明、可读性强，主要的读者对象是电子设计工程师。

当前，电子系统与电路全面进入1 GHz以上的高速高频设计领域。在实现VLSI晶片、PCB和系统设计功能的前提下，具有性能属性的信号完整性问题已经成为电子设计的一个瓶颈。国外在理论研究、工程实践和EDA软体方面都有很多建树。

前言

通常，人们一提到印刷电路板(PCB)和IC封装设计，常常会想到电路设计、版图设计、CAD工具、热传导、机械工程和可靠性分析等。随着现代数字电子系统突破1 GHz的壁垒，PCB板级设计和IC封装设计必须都要考虑到信号完整性和电气性能问题。

凡是介入物理设计的人都可能会影响产品的性能。所有的设计师都应该了解设计如何影响信号完整性，至少能够和信号完整性专业的工程师进行技术上的沟通。

传统的设计方法学是:根据要求研制产品样机，然后进行测试和调试。

序言

电子工业的发展受到简单经典法则的支配:摩尔定律最早给出了电子产品的这一发展方向-更小、更快、更便宜、研发周期更短。终端用户的要求迫使所有的半导体产品供应商一定要遵循这个规律。

支撑摩尔定律的光刻和IC制造工艺不断进步，这意味着片上特征尺寸的不断减小。这种减小产生两个深远影响:首先，晶片门数不断增加，以至于在同样成本、同样尺寸的晶片上可以有更强的功能。第二，当门的沟道长度减小时，门的开关时间会减少。短的开关时间意味着输出驱动器上升时间变短，时钟频率可以更高。

目录

第1章 信号完整性分析概论

第2章时域与频域

第3章阻抗和电气模型

第4章电阻的物理基础

第5章电容的物理基础

第6章电感的物理基础

第7章传输线的物理基础

第8章传输线与反射

第9章有损线、上升边退化和材料特性

第10章传输线的串扰

第11章 差分对与差分阻抗

附录A 100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则

附录B 100条估计信号完整性效应的经验法则

附录C 参考文献

附录D 术语表