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一、简述 信号完整性主要研究对象为电路的传输路径，包括其电气特性、信号质量以及线间的耦合和辐射。 前些年因为电路板的集成度不高，芯片内集成电路规模不大，信号完整性问题没有得到相应重视。但随着集成度提高、频率提升，若依旧不重视则会引起很多问题，例如时序问题、信号反射、串扰、噪声等。 当时钟频率超过100MHz或者上升边小于1ns时，信号完整性尤为重要。所有涉及到信号完整性的都与以下四类问题相关：
二. 主要四类问题 1. 单一网络信号完整性。 我们假设某信号线独立存在，不考虑其他因素干扰。该信号线上信号质量只取决于信号线路特性。主要是阻抗突变和带宽限制。阻抗突变引起的就是反射，而带宽限制引起的是失真。 1> 阻抗突变 我们经常会看到CLOCK线上会串电阻，常见的有22ohm、36ohm的。这个电阻的作用是什么呢？它最主要的目的在于消除信号反射而做的阻抗匹配，使输出阻抗+电阻=信号线特性阻抗。这也是为什么，电阻都是挨近CPU管脚串，而不是在中间或者终端串的原因。 当输出内阻小于传输线特性阻抗时，源端就会出现负反射，即振铃现象产生。如下图：  因此，我们要让输入阻抗与传输线阻抗做匹配，才能消除振铃现象。此外，这里提供一个经验值： 为了避免信号完整性问题，传输线长度（in）≤信号上升时间Trise（ns），比如我某信号从0到1的上升时间为10ns，那么传输线长度就要小于10inch。 阻抗突变在PCB上主要的因素有： a. 换层 b. 线宽骤变 c. 接插件 2> 带宽限制 传输线上有两种损耗：导体损耗和介质损耗。这两种损耗对于高频信号衰减要大于低频信号衰减。由于对高频的衰减，信号线的带宽就降低了，从而增加信号的上升时间。 为什么信号带宽降低就会引起上升时间的增加？ 我们知道自然产生的振荡信号都是正弦波信号。方波是在正弦波的高阶谐波分量叠加上去而形成的，叠加的高阶谐波分量越多，波形越接近方波。如下图：   因此，当信号中的高频信号即高次谐波被衰减掉之后，我们发现信号就会趋向于正弦波，因此上升时间就会随之变长。 我们在画板的时候，会被要求高频信号线，如MIPI、USB等，要求走线长度不能超过一个范围。这就是考虑到传输线上的损耗，会引起上升边退化，最终导致信号失真。我们USB测试常会测到眼图，如果走线长度过长，损耗过大，就会导致眼图测试fail。 想知道更多关于信号完整性设计方法吗？那就建议打开今日头条app，在首页顶部输入“信号完整性设计” ，就可以了解更多关于信号完整性设计方法，可以学到更多信号完整性设计方面的干货知识哦。  未完待续。。。 以上内容为公众号（硬件女工程师的日常）原创作品，版权归作者所有，本头条号已获作者授权发布。 欢迎关注工程师小何，如果您觉得本文有点小用，可以点击右上角“…”扩散到朋友圈~~~ |
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