信号完整性 一、 什么是信号完整性
如果你发现,以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了,同样的设计,以前没问题,可是现在却无法工作,那么恭喜你,你碰到了硬件设计中最核心的问题:信号完整性
早一天遇到,对你来说是好事
在过去的低速时代,电平跳变时信号上升时间较长,通常几个 ns
器件间的互连线不至于影响电路的功能,没必要关心信号完整性问题
但在今天的高速时代,随着 IC 输出开关速度的提高,很多都在皮秒级,不管信号周期如何,几乎所有设计都遇到了信号完整性问题
另外,对低功耗追求使得内核电压越来越低,1
2v 内核电压已经很常见了
因此系统能容忍的噪声余量越来越小,这也使得信号完整性问题更加突出
广义上讲,信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题,它主要研究互连线的电气特性参数与 数字 信号的电压电流 波 形 相 互作用 后 ,如何影响到产 品 性能的问题
主要表 现在对时序 的影响、信号振 铃 、信号反 射 、近 端 串 扰 、远 端 串 扰 、开关噪声、非 单 调 性、地 弹 、电源 反 弹 、衰 减 、容性负 载 、电磁 辐 射 、电磁 干 扰 等
信号完整性问题的根 源 在于信号上升时间的减 小
即 使布 线拓 扑 结 构 没有变化 ,如果采 用 了信号上升时间很小的 IC 芯 片 ,现有设计也将 处 于临 界 状 态 或 者 停 止 工作
下 面 谈 谈 几种 常见的信号完整性问题
反 射 : 图 1 显 示 了信号反 射 引起的波 形 畸 变
看 起来就 像 振 铃 ,拿 出你制 作的电路板 ,测一测 各 种 信号,比 如时钟 输出或 是高速数据 线输出,看 看 是不是存 在这种 波 形
如果有,那么你该 对信号完整性问题有个感 性的认 识 了,对,这就 是一种 信号完整性问题
很多硬件工程 师 都会 在时钟 输出信号上串 接 一个小电阻