為了啟動(dòng)信號完整性問(wèn)題分析，我們將需要各種技術(shù)來(lái)檢查信號完整性。

 

信道模擬：我們有一個(gè)信道，它構成一個(gè)發(fā)射機，一個(gè)接收機。眼圖告訴我們信道降低傳輸信號的程度。正如我們在圖像中看到的，在Tx側，眼睛是睜開(kāi)的，“0”和“1”級別可以很容易地被發(fā)現。當信號穿過(guò)信道到達接收端時(shí)，眼睛幾乎閉上，接收器很難區分“0”和“1”。這就是我們知道信號完整性問(wèn)題普遍存在的地方。

 

 

識別信號劣化的根本原因：下一步是使用混合模式S參數分析和時(shí)域反射儀找出信號劣化的根本原因。讓我們考慮傳輸線(xiàn)部分，并在端口S11發(fā)送頻率為f0的正弦波。S11是反射系數，與回波損耗有關(guān)。它告訴我們有多少信號從端口1反射回來(lái)。參數S21告訴我們傳輸線(xiàn)如何傳輸信號。S21是傳輸系數，它與插入損耗有關(guān)。

 

 

現在的問(wèn)題是，我們什么時(shí)候可以使用混合模式S參數分析？當我們使用一對傳輸線(xiàn)從差分端口1和2傳輸差分信號時(shí)，就會(huì )使用這些參數?；旌夏Ｊ絽蹈嬖V我們傳輸對差分和公共信號的反應。

 

 

SDD11：端口1的差分輸出，由端口1的差分輸入激勵。

 

SDD11：與差分回波損耗有關(guān)。

 

SDD21：與差分插入損耗有關(guān)。

 

SCD21：模式轉換：EM生成。

 

模式轉換：電磁敏感度。

 

其中，術(shù)語(yǔ)DD提供關(guān)于差分響應的信息，而術(shù)語(yǔ)CD提供關(guān)于差分輸入信號生成多少公共信號的信息。此外，術(shù)語(yǔ)DC表示有多少差分信號是由共同的輸入信號產(chǎn)生的。

 

由于s參數給出了信道的頻率響應，我們使用時(shí)域反射法來(lái)推導空間和時(shí)間信息。在TDR圖上，右側顯示“開(kāi)路”電路，以幫助我們識別通道的末端。

 

 

TDR圖

 

探索設計方案：在這里，我們通過(guò)考慮單脈沖響應來(lái)探索設計方案。我們發(fā)送具有特定時(shí)間和數據速率的單脈沖，以評估輸出端的單脈沖響應。

 

 

單脈沖頻率響應

 

讓我們舉一個(gè)單脈沖頻率響應的例子。如果我們從響應的最大峰值開(kāi)始，并將其命名為“cursor”，那么我們可以通過(guò)根據單位間隔劃分響應來(lái)創(chuàng )建游標圖。光標圖告訴我們脈沖響應分布在多個(gè)前游標和后游標。擴頻量還提供了有關(guān)碼間干擾的信息。

 

 

光標圖

 

電磁場(chǎng)視角下的信號完整性分析

 

在數字展望中，與電路和電磁場(chǎng)（EM）級別相比，在邏輯級別識別信號完整性問(wèn)題是一項簡(jiǎn)單的任務(wù)。大多數的SI問(wèn)題本質(zhì)上都是電磁問(wèn)題，不管是反射、串擾還是地彈。這就是為什么從電磁的角度理解SI問(wèn)題的物理行為是非常好的。例如，在多層PCB中，通孔“a”中的開(kāi)關(guān)電流將產(chǎn)生電磁波，這些電磁波沿著(zhù)金屬平面之間的徑向從通孔傳播出去。金屬平面之間產(chǎn)生的電場(chǎng)將在它們之間產(chǎn)生電壓變化。當波接近其他通孔時(shí)，它們會(huì )在這些通孔中產(chǎn)生電流。感應電流又會(huì )產(chǎn)生電磁波在兩個(gè)平面之間傳播。

 

 

多層PCB封裝結構

 

一旦這些波到達包裹的邊緣，其中一部分會(huì )輻射到空氣中，另一部分則會(huì )反射回來(lái)。當波在PCB封裝結構內部來(lái)回反彈并相互疊加時(shí)，就會(huì )發(fā)生共振。波的傳播、反射、耦合和共振是典型的電磁現象，發(fā)生在包裝結構內部的信號瞬態(tài)。雖然電磁分析比電路分析更精確，但它包含復雜的算法。這就是為什么要用電路模擬器進(jìn)行SI分析的原因。

 

傳輸線(xiàn)理論為今天的SI分析帶來(lái)了福音。信號的上升時(shí)間是SI問(wèn)題中的一個(gè)關(guān)鍵參數。在SI分析中，各種互連線(xiàn)的電學(xué)模型可以看作是傳輸線(xiàn)。在高速PCB設計中，必須牢記傳輸線(xiàn)理論的基礎知識，理解傳輸線(xiàn)效應。

 

 

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