信号完整性第二章

1、Fall 2016 浙江大学信电学院毫米波与智能系统研 究中心0 Signal Integrity Analysis Fall 2016 Jinfang ZHOU Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心1 2 Time and Frequency Domains n带宽 q信号的带宽 q测量的带宽 q模型的带宽 q互连线的带宽 Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心2 信号的带宽 n理想方波的时域和频域表示 q奇次谐波项幅度 q无偶次谐波项 nbandwidth of a signal qthe highest sine-wave-frequency c

2、omponent that is significant q我们关心的谐波数目 2 n A n Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心3 带宽与上升时间 n时域方波波形的重建 q上升时间随包含谐波数目（带宽）的增加而减小 Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心4 带宽与上升时间 nEmpirical relationship between the bandwidth of a signal and its 1090 rise time qa fundamental relationship for all signals qan approximati

3、on 0.35 () () BW GHz RT ns Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心5 何谓significant? nbandwidth of a signal qthe highest sine-wave-frequency component that is significant n“Significant” q该谐波及更高次谐波分量，较理 想方波对应谐波分量小，可以忽 略 q该谐波分量的功率 理想方波 频谱中对应谐波分量功率的50% n幅度：70% 5次谐波 is significant 0.35 5() 0.08() GHz ns Fall 2016浙江

4、大学信电学院毫米波与智能系统研究中心6 振铃信号的带宽 n振铃会导致信号带宽增大 n对于振铃信号，不能仅用带宽来刻画，而必须考虑整个频谱 ringing frequencies Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心7 带宽与频率 n带宽由上升时间决定，与频率没有特定关系 n对于时钟信号，如果上升 时间未知，一般可假设为 周期的7% qan aggressive assumption () 0.35 0.07 (1/() 5() BW GHz f GHz f GHz Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心8 测量的带宽 nbandwidth of a m

5、easurement = the highest sine-wave- frequency component that has significant accuracy n对于在频域中进行的测量，其带宽对应于仪器可以产生的最高 频率分量 n对于在时域中进行的测量，其带宽与仪器可以产生的信号最小 上升时间有关 0.35 () () BW GHz RT ns Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心9 频域测量的带宽 n某去耦电容的阻抗，测量精确到1GHz q测量的带宽1GHz Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心10 时域测量的带宽 n某TDR的输出，已

6、包括长度为1m的电缆和探头 n输出信号上升时间约52ps q测量的带宽0.35/52 psec = 7 GHz Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心11 模型的带宽 nbandwidth of a model = the highest sine-wave-frequency component where the model will accurately predict the actual behavior of the structure it is representing. q通常必须借助测量进行验证 nModeling a wire bond qan ind

7、uctor Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心12 Bonding Wire模型的带宽 The 1st order model agrees well up to 2GHz. The 2nd order model agrees well up to 4GHz. Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心13 互连线的带宽 nbandwidth of an interconnect = the highest sine-wave- frequency component that can be transmitted by the interconnec

8、t without significant loss n何谓significant? qwhen the transmitted frequency-component amplitude is reduced by 3 dB n3-dB bandwidth 3-dB bandwidth = 8GHz Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心14 上升时间退化 n如果入射信号为理想方波（上升时间为0），出射信号中， 8GHz以下频率分量基本保留，8GHz以上频率分量由于 significant loss变得insignificant n上升时间退化degradation qi

9、ntrinsic rise time of an interconnect q互连线可以传输信号的 最小上升时间 0.35 ()0.043 8() RT ns GHz 3-dB bandwidth = 8GHz Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心15 上升时间退化 n如果入射信号为任意信号 qRTin=50ps RTout(10-90)80ps，由波形拖尾现象引起 q在70%处，上升时间退化量约为15ps，与预计较一致 22222 outininterconnect (50)(43)66RTRTRTpspsps Fall 2016浙江大学信电学院毫米波与智能系统研究中心16 关于上升时间退化的经验公式 n设RTin = 1 nsec n如果RTinterconnect = 0.1 nsec, 则RTout 为1.005 nsec q基本没有影响 n如果RTinterconnect = 0.5 nsec, RTout 为1.1 nsec q退化量达到10%