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PCB科技 - 高速電路設計中信號完整性的一些基本概念

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PCB科技 - 高速電路設計中信號完整性的一些基本概念

高速電路設計中信號完整性的一些基本概念

2021-08-25
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Author:IPCB

1 信號完整性 (信號完整性): refers to the quality of the signal in the circuit system. 如果訊號可以在要求的時間內從源傳輸到接收端而不失真, 我們稱訊號完成.


2、傳輸線:由回路中一定長度的兩根導線組成的連接線。 我們稱之為傳輸線,有時也稱為延遲線。


3、集總電路:在一般電路分析中,電路的所有參數,如阻抗、容性電抗和感性電抗,都集中在空間中的每個點上。 在每個元件上,每個點之間的訊號在瞬間傳輸,這種理想化的電路模型稱為集總電路。


4、分佈式系統:實際電路情况是,各種參數在電路所在的空間中到處分佈。 當這種色散引起的訊號延遲時間與訊號本身的變化時間相比不能忽略時,整個訊號通道是一個電阻、電容和電感的複雜網路。 這是一個典型的分佈參數系統。


上升/下降時間:訊號從低電平過渡到高電平所需的時間,通常量測電壓幅度10%-90%之間上升/下降沿的持續時間,表示為Tr。


膝部頻率:這是表徵數位電路中大部分能量集中的頻率範圍(0.5/Tr)。 記錄為Fknee。 一般認為,高於該頻率的能量對數位信號的傳輸沒有影響。


特性阻抗:傳輸線上傳播的交流訊號的每一步都會遇到一個恒定的暫態阻抗,稱為特性阻抗,也稱為浪湧阻抗,記錄為Z0。 它可以用傳輸線上輸入電壓與輸入電流的比率(V/I)來表示。


8、傳播延遲:指訊號在傳輸線上的傳播延遲,與線路長度和訊號傳播速度有關,記錄為tPD。


9、微帶線:指僅在一側具有基準面的傳輸線。

10、帶狀線:指兩側有基準面的傳輸線。

趨膚效應:當訊號頻率新增時,流動的電荷將逐漸接近傳輸線的邊緣,甚至沒有電流會在中間在中間。 與此類似,存在聚集效應,現象是電流密集區集中在導體內側。


12、反射:是指阻抗失配引起的訊號能量的不完全吸收,發射程度可用反射係數Ï表示。


13、過沖/欠沖:過沖是指接收訊號的第一個峰值或穀值超過上升沿的設定電壓,是指第一個峰值超過最大電壓; 因為下降沿指的是超過最小電壓的第一個穀,下沖指的是第二個穀或峰值。


振盪:在一個時鐘週期中,過沖和欠沖重複出現,我們稱之為振盪。 振盪按其表現形式可分為振鈴振盪和周向振盪。 振鈴是欠阻尼振盪,而振鈴是過阻尼振盪。


端接:指通過添加電阻器或電容器來消除反射的均勻阻抗效應。 因為它通常用於源或終端,所以也稱為終端。


15、串擾:串擾是指訊號在傳輸線上傳播時,由於電磁耦合對相鄰傳輸線造成的不期望的電壓雜訊干擾。 這種干擾是由傳輸線之間的互感和電容引起的。


回流:指伴隨訊號傳播的回流。


16、自遮罩:當訊號在傳輸線上傳播時,通過大電容耦合抑制電場,通過小電感耦合抑制磁場以保持低電抗的方法稱為自遮罩。


17、前向串擾(Forward Crosstalk):指干擾源對犧牲源接收端的第一次干擾,也稱為遠端串擾。

18、前向串擾:指干擾源對犧牲源發射端造成的第一次干擾,也稱近端串擾。

遮罩效率(SE):它是評估遮罩適用性的參數,組織為分貝。


吸收損耗:吸收損耗是指電磁波通過遮罩層時的能量損失量。


20、反射損耗:反射損耗是指遮罩內部反射引起的能量損失量,它隨波阻與遮罩阻抗的比值而變化。


21、修正係數:表示遮罩效率下降的參數。 由於遮罩層的吸收效率不高,內部再反射將新增通過遮罩層另一側的能量,囙此修正係數為負數,僅用於遮罩層中存在多次反射情况的細分析。

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22、差模EMI:傳輸線上從驅動端到接收端的電流與其回路之間的耦合所產生的EMI稱為差模EMI。


23、共模電磁干擾:當兩條或兩條以上的傳輸線從驅動端以相同的相位和方向輸出到接收端時,會產生共模輻射,即共模電磁干擾。


24、發射頻寬:最高頻率發射頻寬。 當數位積體電路從邏輯高電平切換到低電平時,輸出端產生的方波訊號頻率並不是導致EMI的唯一因素。 方波包含頻率範圍更寬的正弦諧波分量。 這些正弦諧波分量是工程師關心的EMI頻率分量,最高的EMI頻率也稱為EMI發射頻寬。


25、電磁環境:某一特定場所存在的所有電磁現象的總和。

26、電:能導致裝置、設備或系統性能降低或對有生命或無生命物質造成損害的電磁現象。

27、電磁干擾:電磁干擾導致設備、傳輸通道和系統性能下降。

28、電磁相容性:指設備或系統在電磁環境中正常工作,對環境中的任何東西不構成無法承受的電磁干擾的能力。


29、系統內干擾:系統內出現由系統內電磁干擾引起的電磁干擾。

30、系統間干擾:其他系統對系統造成的電磁干擾。

31、靜電放電:具有不同靜電勢的物體相互接近或接觸而引起的電荷轉移。


設定時間(Setup Time):設定時間是指接收設備要求數據穩定存在於時鐘邊緣之前的輸入終端上的時間。


保持時間:為了成功地將訊號鎖定到接收端,設備必須要求數據訊號在被時鐘邊緣觸發後繼續保持一段時間,以確保數據的正確操作。 這個最小時間就是我們所說的保持時間。


33、飛行時間(Flight Time):是指訊號從驅動端傳輸到接收端到達到一定水准之間的延遲,與傳輸延遲和上升時間有關。


34、Tco:指設備的輸入時鐘邊緣觸發器與輸出信號有效之間的時間差。 這是設備內訊號所有延遲的總和,通常包括邏輯延遲和緩衝延遲。


緩衝器延遲:指訊號通過緩衝器達到有效電壓輸出所需的時間


35、時鐘抖動(jitter):時鐘抖動是指時鐘觸發沿的隨機誤差。 它通常可以通過兩個或多個時鐘週期之間的差來量測。 該錯誤是由時鐘發生器內部產生的,之後佈線就無關緊要了。


36、時鐘偏移(skew):指同一時鐘產生的多個子時鐘訊號之間的延遲差。


假時鐘:假時鐘是指當時鐘超過閾值時,狀態的無意識變化(有時在VIL或VIH之間)。 它通常是由過多的欠調或串擾引起的。


37、電源完整性:指電路系統中的電源和接地質量。


38、同步開關雜訊(同步開關雜訊):指當設備處於開關狀態時,電流(di/dt)暫態變化,當通過回路上存在的電感時,形成交流電壓降,從而產生雜訊,稱為SSN。 也稱為“i譟音”。


39、接地反彈:指封裝電感引起的接地板波動,導致晶片接地與系統接地不一致的現象。 類似地,如果晶片和系統之間的功率差是由封裝電感引起的,則稱為功率反彈。