信号完整性分析及设计.pdf

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1、信号完整性分析及设计12008-6-13内容°高速系统设计流程及面临的挑战°信号完整性分析°高速电路的时序设计°高速PCB设计技术22008-6-13“有两类设计人员...已经遇到信号完整性问题的人员...和将要遇到信号完整性问题的人员。”SunMicrosystems现在数字电路发展的趋势°速率越来越快°芯片集成度越来越高，PCB板越来越密°功耗越来越大°信号电压幅度越来越小°单端信号向差分信号的转变°低速并行总线向高速串行总线的转变42008-6-13信号速率越高,损耗越大Clean,open,logical1&0atLogical1

2、&0canbehardtolaunchfromtransmitterdistinguishatendoflonginterconnects;(thisisoftencalleda“closedeye”)Tx++path++Rcv----Fast,sharp,edgesattransmitterlaunchSmearededgesatendoflonginterconnect.52008-6-13多条通路导致串扰、SSN串行数据可以是一路差分信号…Tx++传输线路++Rcv----…但一般来说，会有多“路”串行数据并排运行；它们会相互产生串

3、扰Tx+++RcvTx+++RcvTx+-++-Rcv-Tx+-++--Rcv------62008-6-13信号互连的发展历程°60’s：TTL，CMOS，~MHz，5ns°70’s：ECL，10MHz，2～3ns°80’s：高速CMOS，OD，100MHz，1ns°90’s：SSTL，AGTL，OC，差分，300MHz，300ps°00’s：高速差分，去加重/预加重，输入均衡，CDR，数据编码，PAM，10GHz，30ps72008-6-13信号互连的发展趋势°从单端到差分°从低速到高速°从并行到串行°从多点拓扑到点到点拓扑82008

4、-6-13高速串行互连系统结构V驱动器V接收器V互连通道•半导体工艺•电路RLC元件•半导体工艺•差分信号•传输线•差分信号•输出阻抗•连接器•输入阻抗•摆幅•线缆•门限电压•Tr/Tf•Ts/Th•过孔•码型/码率•均衡•阻抗连续性•预加重/均衡92008-6-13信号完整性在硬件不同阶段的工作需求分析、方案选原理图设计阶段PCB设计阶段调试、问题解决阶择（define）（schdesign）（cadsi）段（debug）SI测试SI测试SI仿真SI仿真SI仿真SI仿真102008-6-13内容°高速系统设计流程及面临的挑战°信号完整性

5、分析–信号完整性内容–波形完整性问题/时序完整性/电源完整性–传输线效应–反射问题–阻抗匹配和损耗效应–同步开关噪声SSN和信号回流–电源、地干扰–常用的信号完整性分析模型–串扰的起因及改善方法–案例分析°高速电路的时序设计°高速PCB设计技术112008-6-13信号完整性的定义定义：信号完整性（SignalIntegrity,简称SI）是指在信号线上的信号质量。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同引起的。当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收端时，该电路就有很好的信号完整性。当信号不能正常

6、响应时，就出现了信号完整性问题。122008-6-13高速互连通道中的SI问题SystemInterconnectDRIVERCHIPRECEIVERCHIPPRINTEDCIRCUITPRINTEDCIRCUITMEDIAMEDIAConnector/CableAssembly110100101110000101Errorbit132008-6-13高速互连通道中的SI问题°信号反射，阻抗不连续°传输延迟，时序问题°损耗，使眼图趋于闭合°码间干扰，抖动增大°串扰142008-6-13信号完整性内容°波形完整性（Waveforminteg

7、rity）°时序完整性（Timingintegrity）°电源完整性（Powerintegrity）°信号完整性分析的目的就是用最小的成本，最快的时间使产品达到波形完整性、时序完整性、电源完整性的要求。152008-6-13内容°高速系统设计流程及面临的挑战°信号完整性分析–信号完整性内容–波形完整性问题/时序完整性/电源完整性–传输线效应–反射问题–阻抗匹配和损耗效应–同步开关噪声SSN和信号回流–电源、地干扰–常用的信号完整性分析模型–串扰的起因及改善方法–案例分析°高速电路的时序设计°高速PCB设计技术162008-6-13波形完整

8、性Waveformintegrity°单调性（monotonic)°噪声裕量（noisemargin）°上冲下冲（overshoot,undershoot)°振铃（ringing）172008