PCB設計\"信號完整性\"名詞解釋

1、什么是信號完整性(Singnal Integrity)?

信號完整性(Singnal Integrity)是指一個信號在電路中產生正確的相應的能力。信號具有良好的信號完整性(Singnal Integrity)是指當在需要的時候，具有所必須達到的電壓電平數值。主要的信號完整性問題包括反射、振蕩、地彈、串擾等。常見信號完整性問題及解決方法：問題 可能原因 解決方法 其他解決方法過大的上沖 終端阻抗不匹配 終端端接 使用上升時間緩慢的驅動源直流電壓電平不好 線上負載過大 以交流負載替換直流負載 在接收端端接，重新布線或檢查地平面過大的串擾 線間耦合過大 使用上升時間緩慢的發送驅動器 使用能提供更大驅動電流的驅動源時延太大 傳輸線距離太長 替換或重新布線， 檢查串行端接頭 使用阻抗匹配的驅動源， 變更布線策略振蕩 阻抗不匹配 在發送端串接阻尼電阻

2、什么是串擾(crosstalk)?

串擾(crosstalk)是指在兩個不同的電性能之間的相互作用。產生串擾(crosstalk)被稱為Aggressor，而另一個收到干擾的被稱為 Victim.通常，一個網絡既是Aggressor(入侵者)，又是Victim(受害者)。振鈴和地彈都屬于信號完整性問題中單信號線的現象(伴有地平面回路)，串擾則是由同一PCB板上的兩條信號線與地平面引起的，故也稱為三線系統。串擾是兩條信號線之間的耦合，信號線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發耦合電流，而感性耦合引發耦合電壓。PCB板層的參數、信號線間距、驅動端和接收端的電氣特性及線端接方式對串擾都有一定的影響。

3、什么是電磁兼容(EMI)?

電磁干擾(Ectromagnetioc Interference)，或者電磁兼容性(EMI)，是從一個傳輸線(transmission line)(例如電纜、導線或封裝的管腳)得到的具有天線特性的結果。印制電路板、集成電路和許多電纜發射并影響電磁兼容性(EMI)的問題。FCC定義了對于一定的頻率的最大發射的水平(例如應用于飛行控制器領域)。

4、在時域(time domain)和頻域(frequency domain)之間又什么不同?

時域(time domain)是一個波形的示波器觀察，它通常用于找出管腳到管腳的延時(delays)、偏移(skew)、過沖(overshoot)、下沖(undershoot)以及設置時間(setting times)。頻域(frequency domain)是一個波形的頻譜分析議的觀察，它通常用于波形與頻譜分析議的觀察、它通常用于波形與FCC和其他EMI控制限制之間的比較。(有一個比喻，它就象收音機DD你在時域(time domain)中聽見，但是你要找到你喜歡的電臺是在頻域(frequency domain)內。)

5、什么是傳輸線(transmission line)?

傳輸線(transmission line)是一個網絡(導線)，并且它的電流返回的地和電源。電路板上的導線具有電阻、電容和電感等電氣特性。在高頻電路設計中，電路板線路上的電容和電感會使導線等效于一條傳輸線。傳輸線是所有導體及其接地回路的總和。

6、什么是阻抗(impedance)?

阻抗(Impedance)是傳輸線(transmission line)上輸入電壓對輸入電流地比率值(Z0=V/I)。當一個源發出一個信號到線上，它將阻礙它驅動，直到2*TD時，源并沒有看到它地改變，在這里TD時線的延時(delay)。

7、什么是反射(reflection)?

反射(reflection)就是在傳輸線(transmission line)上回波(echo)。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸到線上并達到負載處，但是有一部分被反射(reflected)了。如果負載和線具有相同的(impedance)，發射(Reflections)就不會發生了。如果負載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負，反之，如果負載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經過連接器的傳輸及電源平面的不連續等因素的變化均會導致此類反射。

8、什么是過沖(overshoot)?

過沖(Overshoot)就是第一個峰值或谷值超過設定電壓DD對于上升沿是指最高電壓而對于下降沿是指最低電壓。下沖(Undershoot)是指下一個谷值或峰值。過分的過沖(overshoot)能夠引起保護二級管工作，導致過早地失效。

9、什么是下沖(undershoot)(ringback)?

過沖(Overshoot)是第二個峰值或谷值超過設定電壓DD對于上升沿過度地谷值或對于下降沿太大地峰值。過分地下沖(undershoot)能夠引起假的時鐘或數據錯誤(誤操作)。

10、什么是振蕩(ringing)?

振蕩(ringing)就是在反復出現過沖(overshoots)和下沖(undershoots)。信號的振鈴(ringing)和環繞振蕩(rounding)由線上過度的電感和電容引起，振鈴屬于欠阻尼狀態而環繞振蕩屬于過阻尼狀態。信號完整性問題通常發生在周期信號中，如時鐘等，振蕩和環繞振蕩同反射一樣也是由多種因素引起的，振蕩可以通過適當的端接予以減小，但是不可能完全消除。

11、什么是設置時間(settling time)?

設置時間(settling time)就是對于一個振蕩的信號穩定到指定的最終值所需的時間。

12、什么是管腳到管腳(pin-to-pin)的延時(delay)

管腳到管腳(pin-to-pin)的延時(delay)是指在驅動器狀態的改變到接收器狀態的改變之間的時間。這些改變通常發生在給定電壓的50%，最小延時發生在當輸出第一個越過給定的閥值(threshold)，最大延時發生在當輸出最后一個越過電壓閥值(threshold)，測量所有這些情況。

13、什么是偏差(skew)?

信號的偏移(skew)是對于同一個網絡到達不同的接收器端之間的時間偏差。偏移(skew)還被用于在邏輯門上時鐘和數據達到的時間偏差。

14、什么是斜率(slew rate)?

Slew rate就是邊沿斜率(-個信號的電壓有關的時間改變的比率)。I/O的技術規范(如PCI)狀態在兩個電壓之間，這就是斜率(slew rate)，它是可以測量的。

15、什么是靜態線(quiescent line)?

在當前的時鐘周期內它不出現切換。另外也被稱為“stuck-at”線或static線。串擾(crosstalk)能夠引起一個靜態線在時鐘周期內出現切換。

16、什么是假時鐘(false clocking)?

假時鐘是指時鐘越過閥值(threshold)無意識的改變了狀態(有時在VIL或VIH之間)。通常由過分的下沖(undershoot)或串擾(crostalk)引起。

17、什么是IBIS?

IBIS 是描述一個輸入/輸出(I/O)的EIA/ANSI標準。它包括DC(V/I)特性曲線，也包括瞬態(transient)(V/T)特性曲線 curves as tables of points.HyperLynx的網頁(Web site)上有連接到IBIS的主頁，另外還有許多供應商的IBIS模型網頁。