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什么是信号完整性

低速时代的“信号的“0”“1”码能无误从发送到接收端”的理想假设在电路频率升高时不成立了
尽管传递的是数字信号,但承载这些信息的电压或电流却是模拟的,噪声,损耗,供电不稳定等多种原因都会使电压或电流波形发生畸变
广义上,信号完整性(Signal Integrity)包括由于互联、电源、器件等引起的所有信号质量及延时等问题

SI问题的根源

根源:信号上升时间减小。上升时间越小,信号中包含的高频成分越多,高频分量和通道间相互作用就可能使信号产生严重的畸变。其他因素(频率提高、摆幅降低、互联通道不理想、供电环境恶劣、通道之间延时不一致等)都会加剧SI问题

设计难点

一、影响因素众多,且因素间有时相互依赖、相互影响。抑制了某一因素可能导致其他因素恶化
影响因素:幅度、噪声、边沿、延时等
二、有些影响信号传输的因素是可控的,有些是不可控的。
如,板级设计中很难得到芯片的各方面的性能参数模型

设计误区

  1. 跟着设计流程就可以做好SI设计
    1. 对企业来说,设计流程很重要
    2. 设计流程无法解决具体的SI技术问题

了解信号性质、确定敏感信号、确定改进信号质量的方向等需要了解不同性质信号的要求,关键点在于分清是“电平”有效信号还是“边沿”有效信号
对于电平有效信号(地址数据等),关注时间窗口的宽度,可以容忍适度的幅度噪声,
对于边沿有效信号(时钟或其他触发信号)关注边沿的单调性

  1. 没有针对性,不分轻重
  2. 盲从于设计规则
    1. 高速信号串接33Ω电阻、时钟信号走内层、避免直角走线、间距满足3W原则、使用20H原则处理电地平面、芯片每个电源引脚加一个0.1uF电容等此类规则数不胜数,不少规则相互冲突或在当前设计无法实现
    2. SI设计是为了解决特定工程遇到的问题,当前遇到的问题是什么?各种规则是解决什么问题的?那些规则能解决当前的问题?能再多大程度上解决?
  3. 不重视量化评估
  4. 片面追求解决个别问题,而忽略其他问题 把握SI问题中的平衡
  5. 经验法则:大多数经过实践非常有用但要正确使用,了解背后的机理、影响、前提条件等