无线通信基础知识17:信号完整性处理的8个基本原则

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1、电容上电压变化时必然形成电流。对于高频信号分量,即使很小的分布电容都可能有很低的阻抗,从而使得信号完整性问题变得很严重。

2、电感与围绕电流周围的磁力线匝数本质上是一致的。只要电流或者磁力线匝数发生改变,在导线的两端就会产生电压。这一电压导致了地弹(Ground Bounce)、反射和串扰等。当流经返回路径电感上的电流变化时,在接地回路导线上产生的电压称之为地弹。它是产生开关噪声、轨道塌陷、EMI的内在机理。

3、特别小心“接地”,接地不当造成的问题比用接地解决的问题要多。去寻找“返回路径”/处理返回路径,而不是“地”。地平面/电源平面三功能:器件供电;数字信号基准电压;降噪声、抑制干扰。着眼点是在其他功能不破坏的前提下,最大限度实现降噪。不然,三种功能走向反面:基准失效、供电塌陷、噪声干扰的垃圾通道。要极力避免并消除。电源的地异常重要。

4、任何一段互连线都是传输线,都有信号及返回路径问题。一个信号在沿着互连线每前进一步,都会看到一个瞬态阻抗。如果瞬态阻抗恒为常数,其信号质量将极大改善。其他重要的传输线概念有:输入阻抗和特性阻抗。

5、分析SI有时域和频域两途径。在频域,理想传输线模型带宽无限,常用的集总参数互连传输线模型则有一定有效带宽。在互连线有效带宽的最高频率之上,互连线的性能难以用这种模型加以有效预测。因此,在实用中不能让实际信号的带宽超过互连线模型的有效带宽。

6、有损线造成上升边变差(退化),带宽有限。由于趋肤深度和介质损耗,损耗随着频率升高而增加:导线损耗随频率平方根增加;介质损耗随频率f增加。假设损耗随着频率的升高保持常数,上升时间不会退化。眼图是测量串行数据传送效果及符号间干扰(ISI)的手段。对符号间干扰用均衡,包括有源均衡和无源均衡。

7、分析SI问题的有效工具有:经验法则、解析近似、数值仿真技术。很多情况下,信号完整性公式给出的是定义或者是近似,需要事先了解近似的准确精度。在那些特别要求精确的场合是不能近似的,要采用数值仿真工具。用好SI分析工具可以实现近似及准确的性能预测。

8、测量SI问题是指用测试仪器来实测信号相关数据。使用测量工具的目的是验证设计过程、降低风险、提高设计的可信度。目前,SI的测量仪器有三种:阻抗分析仪;矢量网络分析仪(VNA);时域反射仪(TDR)。由于属于高速测量,仪器,包括示波器的探头和垂直放大器,都会有一定的带宽而影响所测波形的形状。

 

 

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