PCB科技 - PCB設計和信號完整性分析

（1）信號完整性分析

與SI相關的因素：反射, 串擾, 輻射. 反射是由沿傳輸路徑的阻抗失配引起的； 串擾是由行距引起的； 輻射與高速設備本身和 PCB設計.

輸電線路判斷

根據之前判斷高速訊號的公式，在區分高速和低速訊號時，應考慮訊號頻率和傳輸路徑長度。

判斷步驟：

1）獲得訊號的有效頻率Fknee和線路長度L；

2）使用Fknee計算訊號λ膝蓋的有效波長，即λ膝蓋=C/Fknee；

3）判斷L與1/6xλ膝蓋的關係，如L“1/6xλ膝蓋，則訊號為高速訊號，反之亦然；

lambda膝蓋=C/Fknee； 其中C是略低於光速的速度，Fknee=0.5/Tr（10%-90%）。 還應注意的是，對於100 MB頻率的訊號，如果沒有現成的板，則可以估計有效頻率Fknee，Fknee約為Fclock（訊號週期）的7倍。

如果L“1/6xλ膝蓋，則將其視為傳輸線。傳輸線必須考慮傳輸過程中阻抗失配引起的訊號反射問題。

反射公式

訊號反射Ï=（z2-z1）/（z2+z1）；

其中Z2是反射點後面的線阻抗； Z1是反射前的線路阻抗；

Ï的可能值為±1，0，在0處完全吸收，在±1處反射。 訊號的反射是由原點、傳輸路徑和端子的阻抗不匹配引起的。

减少反射法

為了最小化訊號的反射，需要Z2和Z1盡可能靠近。 阻抗匹配有幾種方法：發射器串聯匹配、接收器並聯匹配、接收器部分電壓匹配、接收器電阻和電容並聯匹配、接收器二極體並聯匹配。

3）接收端分壓匹配

4）接收端電阻和電容的並聯匹配

優點：功耗低；

缺點：接收端的高電平和低電平之間不匹配，因為存在電容，訊號的邊緣將緩慢變化。

（2）訊號回路

訊號環路主要包括兩條路徑，一條是驅動路徑，另一條是環路。 在發送端、傳輸路徑和接收端量測的信號電平基本上是訊號的驅動路徑和返回路徑上相應位置的電壓值。 這兩條路徑非常重要。

要提供完整的回流路徑，請注意以下幾點：

1、當訊號改變層時，不要改變參攷層。 如果訊號從訊號層1變為訊號層2，則參攷層為底層1。

2、在訊號層切換過程中，參攷層的網絡内容不變。 換言之，訊號1的參攷層是功率層1/地1，並且在層改變後，訊號1的參攷層是功率層2/地2。 參攷層的網絡内容為GND或power，返回路徑的訪問可以通過附近的GND或power孔實現。 這裡，在高速情况下，通孔的電容和電感電抗不能忽略。 在這種情況下，應盡可能减少通孔，减少通孔本身引起的阻抗變化的影響以及對訊號回流路徑的影響。

3、在訊號敷設過程中，在訊號通孔附近新增一個與參攷層具有相同特性的通孔。

4、如果更換層前後兩個參攷層的網絡特性不同，則兩個參攷層應彼此靠近，以减少層間阻抗和回路上的壓降。

5、當換層訊號密集時，附近地面或電源孔之間應保持一定距離。 當換層訊號眾多時，應在地面或電源上打更多的孔。

（3）串擾

串擾的解決方案是，高速訊號、時鐘訊號、其他數據訊號等的間隔應符合3W原則。