信号完整性背诵版(共6页)

1、1、导致信号(xnho)上升沿退化的原因有哪些当信号沿着(yn zhe)有损线传输时，高频分量(fn ling)的幅度减小而低频分量的幅度不变。由于这种选择性的衰减导致信号的带宽降低，造成信号上升边退化；耦合到临近线上造成的损耗会引起信号上升边的退化；即使是无损传输线，阻抗突变也会导致上升边的退化；传输线突变，信号反射引起上升边退化高频信号被反射回到源端，最终由终端电阻或源端驱动器阻抗吸收和损耗，从而引起上升边退化；有损传输线中存在色散，高频分量比低频分量传输速度快，上升沿不同的频率成分传输速度不同，引起上升边退化；在传输线中，介质的偶极子吸收信号的能量而引起信号在远端衰减，这些能量并不能使底

2、板变得很热，但它足以引起上升边的退化，频率越高，交流漏电导率就越高，介质中的功率损耗也就越高。（当信号沿着传输线传播时，接收端有五种方式的能量损耗：辐射损耗(EMI)；耦合到邻近的线条上串扰；阻抗不匹配引起的反射；导线损耗；介质损耗。其中耦合到邻近线上的损耗很重要，它将引起信号上升边的退化。）2、为什么减少EMI要控制振铃现象？振铃是由源端和远端的阻抗突变、两端之间不断往复的多次反射引起的，所以，如果能至少在一端消除反射，就可以减小振铃噪声。当信号在传输线的时延高于信号上升沿的20%时，信号中就会出现明显的振铃现象。有振铃的带宽明显高于没有振铃时的带宽。此时，各次谐波的幅度会下降的很快，但同时

3、各次谐波的辐射能力会很快的上升，会造成很大的电磁干扰。信号在传输线上传输时，当源内阻小于传输线的特性阻抗时，源端出现负反射，高阻抗远端将会出现正反射，从而导致信号在传输线上多次反射，在远端会出现振铃现象。振铃现象会产生高频信号，当振铃频率高于原始信号带宽时，信号的带宽会被附加的振铃高频信号拓宽，更高频成份的出现一般会提高辐射的等级，而且振铃现象还可能会使高频分量的幅度增加，这将使其辐射的幅度也大大增加。所以减少EMI要控制振铃现象。3、详细描述一下(yxi)串扰的机制串扰是指有害信号从一个网络转移(zhuny)到相邻网络。当信号沿传输线传播(chunb)时，信号路径和返回路径之间将产生电力线，

4、围绕在信号路径和返回路径周围也有磁力线圈，这种延伸出去的场即为边缘场。当一个静态网络处于一个动态网络的边缘场之中时，在静态网络中就会有边缘场产生的容性耦合和感性耦合。互容和互感都与串扰有关，当返回路径是很宽的均匀平面时，容性耦合电流和感性耦合电流大抵相当；当返回路径是非均匀平面时，感性耦合电流大于容性耦合电流。静态线上的噪声是由动态网络的dI/dt驱动的，它通过在驱动器开关时（即信号的上升边和下降边处）发生，因此称为开关噪声。当一条导线相距较远时，边缘场耦合和串扰非常小，当这条导线在边缘场附近时，产生的耦合和串扰就很大。减小串扰的方法：1. 增加信号路径之间的间距；2. 减小信号路径的特性阻抗

5、；3. 用宽的均匀平面作为返回路径；4. 使耦合长度尽量短，使用芯片最小尺寸封装和高密度互连线；5. 在带状线层布线；6. 使用介电常数较小的叠层；7. 在封装和接插件中不要共用返回引脚；8. 使用两端和整条线上有短路过孔的防护布线。4、什么是地弹，怎么产生，怎么减少？当相邻电流的方向相反时，如回路的两条支路中其中一条是另一条的返回路径时，有效电感决定了回路电流变化时支路两端感应电压的大小，则在返回路径上所产生的电压称为地弹。地弹是产生开关噪声和EMI的主要原因，主要与返回路径的总电感有关。减少地弹的方法：A尽可能减少回路电流的变化；B使用短且宽的互连线以减少返回路径的局部自感；C增大信号路径

6、和返回路径的距离以增大两支路间的互感；D增加返回路径的数量，使它们没有公用的返回路径；E当快速前沿和多个信号同时在参考平面上切换时，要减小返回路径上的阻抗；F在多层板中，当信号路径必须面临不同电平的参考层时，要使参考平面间的介质尽可能薄。5、信号完整性的广义和狭义(xiy)定义？答：信号(xnho)完整性(SI)可以泛指由互连线引起的所有信号电压电平和电流不正常现象，包括：噪声(zoshng)、干扰和时序等。狭义的信号完整性，是指信号电压(电流)波形的形状及其质量,包括反射和串扰。由于物理互连造成的干扰和噪声，使得连线上信号的波形外观变差，出现了非正常形状的变形，称为信号完整性被破坏。电源分配

7、系统的地弹指什么？怎么消去？为什么？电源分配系统(PDS)中的地弹指轨道塌陷，当通过电源和地路径的电流发生变化时，在电源和地路径间的阻抗上将产生一个压降，这个压降意味着供给芯片的电压减小了。引起PDS地弹的基本原因是串联在电源路径的大电感引起di/dt跳变，或者说是串联阻抗引起了跳变的感应电动势，又称感应电压。所以要求与PDS的串联阻抗或串联电感越小越好。解决问题途径是：在降低总回路电感的同时添加电源-地间去耦电容。然而，去耦电容器与回路电感不同，他是与电源并联的。这样，设计的出发点是：在并联供电电压发生跳变时发挥电容电压不能突变的固有稳压效果！当然同时也要降低与其串联的电感和电阻值，为的是将

8、电容能剥离出来让其尽量接近去耦端。减小电源分布系统的回路电感和减小返回平面的有效电感以减小SSN、地弹和EMI。7、反射的原理？产生反射信号是为了满足两个重要的边界条件。信号到达瞬态阻抗不同的两个区域（区域1和区域2）的交界面时，在信号/返回路径的导体中仅存在一个电压和一个电流回路。无论是从区域1还是从区域2看过去，交界面两侧的电压和电流都必须是相同的。边界处不可能出现电压不连续，否则此处会有一个无限大电场；也不可能出现电流不连续，否则会有一个无限大的磁场。假如没有产生返回源端的反射电压，同时又要维持分界面两侧的电压和电流相等(xingdng)，就需要关系式V1=V2，I1=I2。而I1=V1

9、/Z1，I2=V2/Z2同时成立，显然，当两个区域的阻抗不同时，这四个关系式绝不可能同时成立。为了使整个(zhngg)系统协调稳定，区域1中产生了一个反射回源端的电压(diny)。它的唯一目的就是吸收入射信号和传输信号之间不匹配的电压和电流，入射信号穿越分界面时，产生了反射电压和电流，从而使分界面两侧的电压和电流回路相匹配。解决方法：1. 使用可控阻抗互连线；2. 传输线末端至少有一个终端匹配；3. 使用能使多分支产生影响最小的布线拓扑结构；4. 最小化几何结构的不连续性。8、差分信号与单端信号相比，有什么优点？优点：1. 输出驱动器产生的dI/dt会比单端信号线上大幅降低，从而减小了轨道塌陷

10、和电磁干扰(EMI)的来源；2. 与单端放大器相比，接收器中的差分放大器可以有更高的增益；3. 差分信号在一对紧耦合差分对中传播，对付串扰和返回路径中突变的鲁棒性较好；4. 因为每个信号都有自己的返回路径，所以差分信号通过接插件或封装时，不易受到开关噪声的干扰；5. 使用价格低廉的双绞线即可实现远距离传输；6. 和PDS的电源、地实现有效(yuxio)隔离。缺点(qudin)：1. 存在(cnzi)导致EMI的潜在内因。一旦共模分量出现，可能使输出(驱动)到外部双绞线上产生EMI问题；2. 与单端信号传输相比，传输需要两倍数量的信号线；3. 需要理解新原理和设计规则，设计复杂程度增加。9、端接

11、有哪些结构？传输线什么情况下要端接？答：（1）点到点拓扑通用源端端接分为：源端串连端接、远端并连端接、远端戴维南端接、远端RC端接。（2）信号在远端高阻抗开路端和近端低阻抗驱动间反弹。如果到线短，虽然发生反射，但他们被上升或下降沿掩盖了。当传输线时延TD信号上升时间的20%时，就要开始考虑由于导线没有终端端接而产生的振铃纵声。时延大于上升时间的20%时，振铃噪声会影响电路功能，必须加以控制，否则它将是造成信号完整性问题的隐患。但实际上随着时钟频率的越发提高，目前信号上升时间下降至0.25ns，为了避免振铃噪声造成大的影响，没有终端端接传输线的最大长度大约为0.25in，几乎所有互连线的长度都大

12、于这个值。所以，对于目前和未来的所有产品，端接策略是必须的。10、信号导线与返回导线间是绝缘体，除远端外，电流如何从信号导线流到返回导线？把传输线描述为一连串的小电容的零阶模型。其中电容两端的电压变化是引起电流流过电容的惟一原因。若电容两端的电压恒定不变，就没有电流流过电容。当信号加到传输线上时，信号路径与返回路径两导线之间的电压就会迅速升高。正是在电压的前沿经过时，电容两端的电压发生了变化，电流流过分布电容，电流才从信号路径流到返回路径上。眼图描述高速链路信号质量的常用度量手段是眼图。伪随机位流(眼图的输入)的模式可以代表所有可能的位流模式。选用时钟参考作为(同步)触发点，仿真或测量(伪随机

13、bps流作输入信号；时钟作同步信号)。从位流中取出接收到的每一个周期去覆盖前一个接收到的周期，这样许许多多的周期将被叠加在一起，这组叠加的波形看起来像是睁开的眼睛，称为眼图。眼图的闭合是对位错误率的度量，眼图的睁开度越小，位错误率越高。电路板设计中有三个因素影响(yngxing)眼图质量：1.过孔的容性突变(tbin)2. 导线(doxin)损耗 3. 介质损耗。对应1：要将那些敏感的信号线设计成具有最少的过孔(过孔最小化)；然后优化孔径尺寸、反焊盘出砂孔和捕获焊盘，为的是将过孔电容值与信号/返回路径间的回路电感设法匹配，使得过孔阻抗与传输线阻抗尽量接近。这样可以使上升边退化最小化。对应2：如果介质厚度允许改变以使线阻抗维持不变，则信号线条宽度就是造成导线损耗和衰减的主导因素。增加线宽将降低导线损耗。对应3：若将过孔优化并使线宽保持在10mil以下，则其它能够调节衰减的惟一因素就是叠层材料的耗散因子。采用低损耗叠层材料将进一步减小衰减