2.3.3信号完整性的意义
只要有信号的传输,就存在信号的完整性问题。归纳起来,信号完整性问题存在于以下三个层面。
①系统级信号完整性问题:进行设备与设备电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。
②板级信号完整性问题:进行电子模块上器件与器件电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。
③芯片级信号完整性问题:进行集成电路内部晶体管与晶体管电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。信号完整性是电子系统或设备研发必须满足的底线。如果某电子系统或设备中的任何一个电信号在传输过程不能保证其波形的完整性,接收端接收到信号后就不能作出正确解释,从而使系统或设备的功能因信号解释失误而导致失效,该电子系统或设备就不是一个功能和性能可靠的电子产品了 高速信号传输距离与介质类型;河南高速信号传输眼图测试

高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题。例如,产品在调试过程中,某个(些)信号的波形或时序与设计结果略有差异,从而导致产品无法工作或工作状态不稳定;或者产品上电时似乎受到外界莫名其妙的干扰时好时坏;或是产品工作稳定了,却干扰其他电子设备正常工作,或做电磁兼容测试时,不能通过某些电磁兼容测试项目;更多的情况是,某台产品同时出现以上两种或两种以上现象。事实上,信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是电子产品走向用户之前必须达到的基本性能,否则产品要么无法稳定工作,要么可能干扰其他电子产品,或可能受到其他电子产品的干扰而无法正常工作。河南高速信号传输眼图测试高速信号传输技术的简单性;

(1)电源完整性技术信号发生器产生波形完好的信号,信号接收器接收信号并正确解码,都要具备一个必要条件:信号发生器电路和信号接收器电路的各电源供电正常,电路所需的各种电源电压稳定、功率充足。这就是电源完整性技术研究的主要内容。
(2)信号完整性技术信号从信号发送器端经信号传输路径到达信号接收器,信号波形要保持不变或只具有可容许范围的失真度,需要设计和选择合适的信号传输线,为信号的保形传输提供良好的信号传输通道。这是信号完整性技术研究的主要内容。
(3)电磁兼容性技术信号在传输的过程中,既要减少对附近其他信号的电磁干扰,又要提高扰能力,也就是说,既要保证信号传输不扰或只收到可容许的电磁干扰而能够保形传输,又要减少本信号传输产生的电磁干扰在可容许的范围内,为附近其他信号传输提供良好的电磁环境。这是电磁兼容性技术研究的主要内容。
高速信号传输技术理论和概念繁多
对于大多数从事电子设计的工程师,由于没有系统的电磁兼容、信号完整性和电源完整性技术专业学习和培训,往往接触到许多众说纷纭的有关高速信号传输方面的解释,这些解释往往为了说明SI、PI和EMC相关理论、概念和技术,从不同的角度引入了很多概念和名词。比如,是“地”的概念,就有安全地、结构地、屏蔽地、数字地、模拟地、地平面、地信号等,而且这些地各有各的定义和用途。再比如,接“地”的方式也有很多要求,包括单点共地、多点共地、混合共地、数字地与模拟地分割、悬浮地等,它们有各自的特点和适用的场合。
这些概念和名词对于专业从事电磁兼容、信号完整性和电源完整性专业的工程师来讲或许不是问题,可能是对他们工程化技术方面的补充。但是,对于大多数电子设计工程师来讲,这可能令他们眼花缭乱、无所适从,而且对于产品设计中出现的问题,其往往不知道到底用什么概念去解释和解决。
高速信号传输——信号完整性信号的回路 特征阻抗与反射;

影响电源完整性的因素
因此,电信号的传输速度是交变电场和磁场在介质中的建立和传播速度,与介质的介电常数的平方根成反比,即空气的介电常数约为1,大多数印制板绝缘层材料的介电常数约为4,如果电磁场的一部分在PCB内部,一部分在空气中,信号的传输速度则由空气和印制板绝缘材料混合介电常数决定,混合介电常数要小于PCB绝缘材料的介电常数。如果电信号传输线的信号路径在PCB内部,则信号的传播速度约为6英寸每纳秒。如果传输线的信号路径在印制板的表层,信号传输速度大于信号路径在印制板内部的信号传输速度 高速信号传输的信号完整性;四川高速信号传输眼图测试
高速信号传输用串行还是并行;河南高速信号传输眼图测试
克劳德高速数字信号测试实验室
原因在于:对应某个数字信号,如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变,则信号在此处会发生反射,反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输,若再遇到阻抗突变,会再次发生反射,信号与反射信号叠加在信号采集处,会影响采集器对信号的判断。由天线原理可知,如果反射点恰好处于信号某个有效谐波波长的1/4处,则在该段传输线上任意位置入射信号和反射信号的相位相同,电流方向相反,信号幅值叠加,该段传输线构成射频发射天线。因此,一般情况下,如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波(一般为基频的3~5倍)波长的1/4时,该数字信号相对该传输线就是高速信号。 河南高速信号传输眼图测试
传输线反射系数反射系数包含源-反射系数(SRC)和负载反射系数(LRC),源反射系数是源内阻和特征阻抗关系;负载反射系数是负载阻抗和传输线的关系。信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变,就会产生反射,反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关,如下图所示,假设传输线个区域的瞬时阻抗为Z1,第二个区域的瞬时阻抗为Z2。 则反射电压和入射电压的比值为:Vreflected/Vincident=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)范围为:-1到1。传输线不连续导致的多次反射:以末端开路做说明:下图是一个振铃现象产生的示例,信号源的内阻为10Ω,往外发送一个上升时间为1ns、幅值为1V的阶跃信号,经...