于博士信號完整性分析入門教程PDF電子書免費(fèi)下載

　　什么是信號完整性？ 如果你發(fā)現(xiàn)，以前低速時(shí)代積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)在似乎都不靈了，同樣的設(shè)計(jì)，以前沒問題，可是現(xiàn)在卻無法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件設(shè)計(jì)中最核心的問題：信號完整性。早一天遇到，對你來說是好事。在過去的低速時(shí)代，電平跳變時(shí)信號上升時(shí)間較長，通常幾個(gè) ns。器件間的互連線不至于影響電路的功能，沒必要關(guān)心信號完整性問題。但在今天的高速時(shí)代，隨著 IC 輸出開關(guān)速度的提高，很多都在皮秒級，不管信號周期如何，幾乎所有設(shè)計(jì)都遇到了信號完整性問題。另外，對低功耗追求使得內(nèi)核電壓越來越低， 1.2v 內(nèi)核電壓已經(jīng)很常見了。因此系統(tǒng)能容忍的噪聲余量越來越小，這也使得信號完整性問題更加突出。廣義上講，信號完整性是指在電路設(shè)計(jì)中互連線引起的所有問題，它主要研究互連線的電氣特性參數(shù)與數(shù)字信號的電壓電流波形相互作用后，如何影響到產(chǎn)品性能的問題。主要表現(xiàn)在對時(shí)序的影響、信號振鈴、信號反射、近端串?dāng)_、遠(yuǎn)端串?dāng)_、開關(guān)噪聲、非單調(diào)性、地彈、電源反彈、衰減、容性負(fù)載、電磁輻射、電磁干擾等。信號完整性問題的根源在于信號上升時(shí)間的減小。即使布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒有變化，如果采用了信號上升時(shí)間很小的 IC 芯片，現(xiàn)有設(shè)計(jì)也將處于臨界狀態(tài)或者停止工作。下面談?wù)剮追N常見的信號完整性問題。

　　多年前，在我開始研究信號完整性問題時(shí)也曾經(jīng)有過這樣的疑問，隨著對信號完整性理解的深入，便沒有再仔細(xì)考慮。后來在產(chǎn)品開發(fā)過程中，朋友、同事經(jīng)常向我提出這一問題。有些公司制作復(fù)雜電路板時(shí)，硬件總也調(diào)不通，于是找到我，當(dāng)我解決了問題，并告訴他們，原因就在于沒有處理好信號完整性設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)開發(fā)的硬件工程師也會提出同樣的問題。他們通常的說法是：高速電路中會有問題，可是什么情況下必須進(jìn)行專門的信號完整性設(shè)計(jì)？不斷的有人問我，我不得不作更深入的思考。說實(shí)話，這個(gè)問題很難回答，或者說他們這種問法很難回答。他們的意思可以解釋為，速度高了就要考慮信號完整性，低速板不存在這個(gè)問題，那總要有個(gè)臨界頻率，這個(gè)頻率是多少？有人曾提出過這樣的論點(diǎn)，當(dāng)外部總線頻率超過 80MHz 時(shí)，就要進(jìn)行專門的分析設(shè)計(jì)，低于這一頻率，不用考慮信號完整性問題。對這一論點(diǎn)，我不敢茍同。仔細(xì)分析，他們這種問法的背后是對信號完整性的一種誤解。如果必須有一個(gè)答案的話，我想答案應(yīng)該是：只要信號畸變到了無法容忍的程度就要考慮信號完整性問題。呵呵，聽起來像是在胡說八道，不過這確實(shí)是能找到的最好的答案了。要想弄清這個(gè)問題，必須先了解信號完整性的實(shí)質(zhì)到底是什么。產(chǎn)生信號完整性的原因很多，頻率（值得推敲，暫且借用提問者的說法）只不過是其中的一個(gè)而已，怎么能單單用頻率來強(qiáng)行地劃分界線！順便說一句，很多人說頻率的影響，其實(shí)這個(gè)詞很值得推敲：頻率到底指的是哪個(gè)部分的頻率？電路板上有主時(shí)鐘頻率，芯片內(nèi)部主頻，外部總線帶寬，數(shù)字信號波形帶寬，電磁輻射頻率，影響信號完整性的頻率到底指的是哪一個(gè)？問題根源在于信號上升時(shí)間。如果你不是很理解，可以到于博士信號完整性研究網(wǎng)學(xué)習(xí)。信號完整性最原始的含義應(yīng)該是：信號是否能保持其應(yīng)該具有的波形。很多因素都會導(dǎo)致信號波形的畸變，如果畸變較小，對于電路板不會產(chǎn)生影響，可是如果畸變很大，就可能影響電路的功能。系統(tǒng)頻率（芯片內(nèi)部主頻以及外部頻率）、電磁干擾、電源波紋噪聲，數(shù)字器件開關(guān)噪聲、系統(tǒng)熱噪聲等都會對信號產(chǎn)生影響，頻率并不具有特殊的地位，你不能把所有的注意力都放在頻率這個(gè)因素上。