Leiterplattentechnisch - Einige grundlegende Konzepte der Signalintegrität im Hochgeschwindigkeitsschaltungsdesign

1. Signalintegrität (Signalintegrität): bezieht sich auf die Qualität des Signals im Schaltungssystem. Wenn das Signal innerhalb der erforderlichen Zeit verzerrungsfrei von der Quelle zum Empfangsende übertragen werden kann, nennen wir das Signal komplett.

2. Übertragungsleitung: Eine Verbindungsleitung, die aus zwei Leitern mit einer bestimmten Länge in einer Schleife besteht. Wir nennen es eine Übertragungsleitung oder manchmal eine Verzögerungsleitung.

3. Lumped Schaltung: In der allgemeinen Schaltungsanalyse sind alle Parameter der Schaltung, wie Impedanz, kapazitive Reaktanz und induktive Reaktanz, auf jeden Punkt im Raum konzentriert. Auf jeder Komponente wird das Signal zwischen jedem Punkt in einem Augenblick übertragen, dieses idealisierte Schaltungsmodell wird eine Lumpenschaltung genannt.

4. Verteiltes System: Die tatsächliche Schaltungssituation ist, dass verschiedene Parameter überall in dem Raum verteilt sind, in dem sich die Schaltung befindet. Wenn die durch diese Dispersion verursachte Signalverzögerungszeit im Vergleich zur Änderungszeit des Signals Hou selbst nicht ignoriert werden kann, ist der gesamte Signalkanal ein komplexes Netzwerk mit Widerstand, Kapazität und Induktivität. Dies ist ein typisches verteiltes Parametersystem.

5. Aufstieg/Fall-Zeit: Die Zeit, die erforderlich ist, damit das Signal vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel übergeht, normalerweise die Dauer der steigenden/fallenden Kante zwischen 10% und 90% der Spannungsamplitude misst, bezeichnet als Tr.

6. Kniefrequenz: Dies ist der Frequenzbereich (0.5/Tr), der die Konzentration der meisten Energie in der digitalen Schaltung charakterisiert. Es wird als Fknee aufgezeichnet. Es wird allgemein angenommen, dass die Energie über dieser Frequenz keinen Einfluss auf die Übertragung digitaler Signale hat.

7. Charakteristische Impedanz: Jeder Schritt des Wechselstromsignals, das sich auf der Übertragungsleitung ausbreitet, trifft auf eine konstante momentane Impedanz, die als Z0 aufgezeichnet wird. Sie kann durch das Verhältnis der Eingangsspannung zum Eingangsstrom (V/I) auf der Übertragungsleitung ausgedrückt werden.

8. Ausbreitungsverzögerung: bezieht sich auf die Ausbreitungsverzögerung des Signals auf der Übertragungsleitung, die mit der Leitungslänge und der Signalausbreitungsgeschwindigkeit in Verbindung steht und als tPD aufgezeichnet wird.

9. Micro-Strip: Bezieht sich auf eine Übertragungsleitung mit einer Referenzebene auf nur einer Seite.

10. Streifenleitung: Bezieht sich auf eine Übertragungsleitung mit beidseitigen Bezugsebenen.

11. Hauteffekt: Wenn die Signalfrequenz zunimmt, nähert sich die fließende Ladung allmählich dem Rand der Übertragungsleitung, und sogar kein Strom fließt in der Mitte. Ähnlich dazu gibt es den Clustereffekt, das Phänomen ist, dass der stromintensive Bereich auf der Innenseite des Leiters konzentriert ist.

12. Reflexion: bezieht sich auf die unvollständige Absorption der Signalenergie, die durch Impedanzanpassung verursacht wird, und der Grad der Emission kann durch den Reflexionskoeffizienten ρausgedrücktwerden.

13. Über schießen/unter schießen: Überschießen bedeutet, dass der erste Peak- oder Talwert des empfangenen Signals die eingestellte Spannung überschreitet – für steigende Kanten bedeutet dies, dass der erste Peak die maximale Spannung überschreitet; Für fallende Kante bezieht sich auf das erste Tal, das die Mindestspannung überschreitet, und Undershot bezieht sich auf das zweite Tal oder Peak.

14. Oszillation: In einem Taktzyklus erscheinen Über- und Unterschießen wiederholt, wir nennen es Oszillation. Schwingungen können je nach Ausprägung in ringende und umlaufende Schwingungen unterteilt werden. Ringen ist eine unterdämpfte Schwingung, während Klingen eine überdämpfte Schwingung ist.

Beendigung: bezieht sich auf den Effekt einer gleichmäßigen Impedanz durch Hinzufügen von Widerständen oder Kondensatoren, um Reflexionen zu beseitigen. Da es normalerweise an der Quelle oder dem Terminal verwendet wird, wird es auch Termination genannt.

15. Übersprechen: Übersprechen bezieht sich auf die unerwünschten Spannungsstörungen, die durch elektromagnetische Kopplung an benachbarte Übertragungsleitungen verursacht werden, wenn sich das Signal auf der Übertragungsleitung ausbreitet. Diese Störung wird durch die gegenseitige Induktivität und gegenseitige Kapazität zwischen den Übertragungsleitungen verursacht.

Rückstrom: Bezieht sich auf den Rückstrom, der die Signalausbreitung begleitet.

16. Selbstabschirmung: Wenn sich das Signal auf der Übertragungsleitung ausbreitet, wird das Verfahren zur Unterdrückung des elektrischen Feldes durch große kapazitive Kopplung und Unterdrückung des Magnetfeldes durch kleine induktive Kopplung zur Aufrechterhaltung einer niedrigen Reaktivität Selbstabschirmung genannt.

17. Vorwärts-Übersprechen (Vorwärts-Übersprechen): Bezieht sich auf die erste Interferenz von einer Störquelle zum empfangenden Ende der Opferquelle, auch bekannt als Fern-Übersprechen.

Vorwärts-Übersprechen: Bezieht sich auf die erste Interferenz, die durch eine Interferenzquelle an das sendende Ende der Opferquelle verursacht wird, auch als Nah-End-Übersprechen bekannt.

19. Abschirmungseffizienz (SE): Es ist ein Parameter zur Beurteilung der Anwendbarkeit der Abschirmung in Dezibel.

Absorptionsverlust: Absorptionsverlust bezieht sich auf die Menge des Energieverlusts, wenn elektromagnetische Wellen durch den Schirm gehen.

Reflexionsverlust: Reflexionsverlust bezieht sich auf die Menge des Energieverlusts, der durch die interne Reflexion des Schirms verursacht wird, die mit dem Verhältnis von Wellenwiderstand und Schirmimpedanz variiert.

21. Korrekturfaktor: ein Parameter, der die Abnahme der Abschirmungseffizienz anzeigt. Da die Absorptionseffizienz des Schildes nicht hoch ist, erhöht die interne Re-Reflexion die Energie, die durch die andere Seite der Schirmschicht fließt, so dass der Korrekturfaktor eine negative Zahl ist und nur für dünne Analysen der Situation verwendet wird, in der es mehrere Reflexionen im Schild gibt.

Differenzmodus-EMI: Das EMI, das durch die Kopplung zwischen dem Strom auf der Übertragungsleitung vom Antriebsende zum Empfangsende und seiner Rückkehr erzeugt wird, wird Differenzmodus-EMI genannt.

23. Gleichtakt-EMI: Wenn zwei oder mehr Übertragungsleitungen vom Antriebsende zum Empfangsende mit der gleichen Phase und Richtung ausgehen, wird Gleichtaktstrahlung erzeugt, das heißt Gleichtakt-EMI.

24. Emissionsbandbreite: die höchste Frequenzemissionsbandbreite. Wenn die digitale integrierte Schaltung von Logik hoch nach niedrig schaltet, ist die am Ausgang erzeugte quadratische Signalfrequenz nicht die einzige Komponente, die EMI verursacht. Die Quadratwelle enthält sinusförmige harmonische Komponenten mit einem größeren Frequenzbereich. Diese sinusförmigen Oberschwingungskomponenten sind die EMI-Frequenzkomponenten, die Ingenieure interessieren, und die höchste EMI-Frequenz wird auch EMI-Emissionsbandbreite genannt.

25. Elektromagnetische Umgebung: die Summe aller elektromagnetischen Phänomene, die an einem bestimmten Ort existieren.

26. Elektrizität: Elektromagnetische Phänomene, die dazu führen können, dass die Leistung von Geräten, Geräten oder Systemen verringert oder Schäden an belebten oder unbelebten Substanzen verursacht werden.

27. Elektromagnetische Störungen: Elektromagnetische Störungen verursachen eine Verschlechterung der Ausrüstung, Übertragungskanäle und Systemleistung.

28. Elektromagnetische Verträglichkeit: Die Fähigkeit eines Geräts oder Systems, normal in einer elektromagnetischen Umgebung zu arbeiten und keine unerträgliche elektromagnetische Störung für irgendetwas in der Umgebung zu verursachen.

29. Störungen innerhalb des Systems: Elektromagnetische Störungen, die durch elektromagnetische Störungen innerhalb des Systems verursacht werden, treten im System auf.

30. Intersysteminterferenzen: elektromagnetische Interferenzen, die durch andere Systeme zu einem System verursacht werden.

31. Elektrostatische Entladung: Die Ladungsübertragung, die durch Objekte mit unterschiedlichen elektrostatischen Potentialen verursacht wird, die sich nähern oder berühren.

Einrichtungszeit (Einrichtungszeit): Die Einrichtungszeit ist die Zeit, zu der das empfangende Gerät Daten benötigt, um auf dem Eingangsterminal vor der Taktkante stabil vorhanden zu sein.

32. Haltezeit: Um ein Signal erfolgreich an das Empfangsende zu sperren, muss das Gerät verlangen, dass das Datensignal nach Auslösung durch die Taktkante für eine bestimmte Zeit aufrechterhalten wird, um den korrekten Betrieb der Daten sicherzustellen. Diese Mindestzeit ist das, was wir die Haltezeit nennen.

33. Flugzeit (Flugzeit): Bezieht sich auf die Verzögerung zwischen der Signalübertragung vom Antriebsende zum Empfangsende und dem Erreichen eines bestimmten Pegels, der mit der Übertragungsverzögerung und der Anstiegszeit in Verbindung steht.

34. Tco: bezieht sich auf die Zeitdifferenz zwischen dem Eingangstaktkantenauslöser des Geräts und dem Ausgangssignal ist wirksam. Dies ist die Summe aller Verzögerungen des Signals innerhalb des Geräts, im Allgemeinen einschließlich Logik-Verzögerung und Pufferverzögerung.

Pufferverzögerung: Bezieht sich auf die Zeit, die erforderlich ist, damit das Signal durch den Puffer geht, um einen gültigen Spannungsausgang zu erreichen

35. Clock Jitter (Jitter): Clock Jitter bezieht sich auf den zufälligen Fehler der Clock Trigger Kante. Sie kann normalerweise an der Differenz zwischen zwei oder mehr Taktzyklen gemessen werden. Dieser Fehler wird intern vom Uhrengenerator und später erzeugt. Die Verkabelung spielt keine Rolle.

36. Clock Skew (Skew): Bezieht sich auf die Verzögerungsdifferenz zwischen mehreren Sub-Clock Signalen, die von derselben Clock erzeugt werden.

Fake Clock: Fake Clock bezieht sich auf den unbewussten Zustandswechsel (manchmal zwischen VIL oder VIH), wenn die Uhr den Schwellenwert überschreitet. Es wird in der Regel durch übermäßiges Unterschießen oder Übersprechen verursacht.

37. Leistungsintegrität: Bezieht sich auf die Qualität der Leistung und Masse im Schaltungssystem.

38. Gleichzeitiges Schaltrauschen (Gleichzeitiges Schaltrauschen): bezieht sich darauf, wenn sich das Gerät im Schaltzustand befindet, der Strom (di/dt), der sich beim Durchlaufen der Induktivität, die auf dem Rückweg vorhanden ist, sofort ändert, einen Wechselspannungsabfall bildet, der Rauschen verursacht, bezeichnet als SSN. Auch Δi Lärm genannt.

39. Ground Bounce: Bezieht sich auf das Phänomen, dass die Chipmasse und die Systemmasse aufgrund der Fluktuation der Masseebene inkonsistent sind, die durch die Paketinduktivität verursacht wird. Wenn der Leistungsunterschied zwischen dem Chip und dem System durch die Gehäuseinduktivität verursacht wird, wird er Power Bounce genannt.