如何解決PCB中的信號完整性問題

解決信號完整性問題的基本方法是什么？

必須通過確定導(dǎo)致信號干擾的因素來最小化信號衰減，因?yàn)樗鼈兊募w效應(yīng)顯著降低了高速數(shù)字電路的穩(wěn)定性和可靠性。對信號完整性問題的正確理解將有助于您提前處理這些問題，并且還將減少在下一個(gè)項(xiàng)目周期中發(fā)生這些問題的機(jī)會(huì)。以下是一些改善PCB中信號完整性的指南。

阻抗匹配：在數(shù)字電路頻率下，信號線的作用類似于傳輸線，源、接收器和信號軌跡的阻抗應(yīng)匹配，以盡量減少反射。可使用端接電阻器，應(yīng)縮短短截線的長度，且設(shè)備應(yīng)采用菊花鏈。保持信號線短，并使用寬返回路徑。

最小化傳播延遲的影響：通過匹配信號軌跡的長度，可以使信號傾斜最小化。

減少信號衰減：使用低損耗電介質(zhì)材料和低電阻跡線將使信號衰減最小化。

減少串?dāng)_：最大化信號軌跡之間的距離，并使用接地層。不要分割返回路徑，在PCB結(jié)構(gòu)中使用低介電常數(shù)材料。考慮使用差分信號，它對串?dāng)_的影響不太敏感。

盡量減少電源電壓波動(dòng)：使用安裝在PCB外層的電源和接地板，并盡可能多地覆蓋表面積，將減少電壓降。它也有助于時(shí)導(dǎo)線盡可能短，并使用多個(gè)去耦電容器放置在靠近設(shè)備電源引腳的地方。

EMI抑制：使用接地層，或在信號線下方布置信號回線，以盡量減少可能輻射無線電頻率的環(huán)路面積。

如何測試/檢查信號完整性？

當(dāng)我們使用正確的工具時(shí)，觀察和測量信號特性變得更加容易。邏輯分析儀、示波器和頻譜分析儀可用于測量信號偏差。這種測量設(shè)備可以用來發(fā)射失真的信號進(jìn)行壓力測試，以評估新設(shè)備和系統(tǒng)的效率。它們還提供缺失的系統(tǒng)輸入，時(shí)域反射計(jì)也可用于跟蹤引起反射或振幅損失的信號路徑阻抗變化問題。

一個(gè)好的SI測試工具應(yīng)該包含用于提取單/耦合傳輸線阻抗和電容矩陣的2D場求解器和單/耦合有損傳輸線模擬器。它還應(yīng)該包含三維場解算器，用于導(dǎo)線連接、通孔、金屬平面以及驅(qū)動(dòng)器和接收器的行為建模。此類工具還應(yīng)將物理布局文件作為輸入數(shù)據(jù)，并提供時(shí)域和頻域的仿真結(jié)果。

什么是信號完整性中的眼圖？

眼圖是檢測信號完整性問題的捷徑。這個(gè)可視化工具為我們提供了一個(gè)通道如何降低信號的圖形表示。它可以讓你看到任何信號線作為眼圖。它在一個(gè)屏幕上表示所有可能的正、負(fù)轉(zhuǎn)換和兩種數(shù)據(jù)狀態(tài)。這張整體圖像看起來像一只眼睛這就是為什么它被稱為眼睛圖。

理想情況下，新的跟蹤應(yīng)該與以前的跟蹤完全對齊。但實(shí)際上，由于信號完整性因素，合成圖像會(huì)出現(xiàn)模糊，抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致水平方向的模糊，而噪聲會(huì)導(dǎo)致垂直方向的模糊。它有助于設(shè)計(jì)者識別上升時(shí)間、碼間干擾和衰減水平等問題。
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