高频信号动态测试中的信号完整性分析.pdf

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1、第３８卷第３期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ３２０１７年３月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｒ．２０１７高频信号动态测试中的信号完整性分析１，２１，２１，２谢锐，裴东兴，姚琴琴（１．中北大学电子测试技术重点实验室太原０３００５１；２．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原０３００５１）摘要：结合高频信号测试仪使用环境的特点及要求，分析了影响高速数据采集电路信号完整性的主要因素，针对高频信号的反射和串扰，分别从多层ＰＣＢ板的层叠设计，差分信号传输线蛇形布线，添加阻抗匹配网络几方面进

2、行了信号完整性设计。建立差分信号传输线拓扑网络的模型并通过仿真确定了阻抗匹配网络的结构和参数，减小了由于传输线阻抗失配引起的信号反射与串扰；对电源完整性进行分析，通过内电层分割和滤波电容网络减小了电路中的地弹现象，从而降低了测试仪的系统噪声。最后通过模拟环境下的实验验证了高速数据采集电路的信号完整性分析，实验结果表明通过信号完整性设计提高了测试仪的抗干扰能力，所采集的数据可靠有效。关键词：高频信号测试；信号完整性；阻抗匹配；电源完整性中图分类号：ＴＮ４０２ＴＨ８９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｓｉｇｎａｌｉｎｔｅ

3、ｇｒｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｉｎｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔ１，２１，２１，２ＸｉｅＲｕｉ，ＰｅｉＤｏｎｇｘｉｎｇ，ＹａｏＱｉｎｑｉｎ（１．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｓｔａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＤｙｎａｍｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ

4、，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｔｅｓｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｕｓｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｓｓｔａｌ

5、ｋｏｆｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙｄｅｓｉｇｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｒｏｍｔｈｅｍｕｌｔｉｌａｙｅｒＰＣＢｂｏａｒｄｌａｍｉｎａｔｅｄｄｅｓｉｇｎ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅｒｏｕｔｉｎｇａｎｄａｄｄｉｎｇｉｍｐｅｄａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｍｏｄｅｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｉｓｅｓｔａｂｌｉ

6、ｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｍａｔｃｈｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｓｉｇｎａｌｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｒｏｓｓｔａｌｋｃａｕｓｅｄｂｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｍｉｓｍａｔｃｈ．Ｔｈｅｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒｉｔｙｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｇｒｏｕｎｄｂｏｕｎｃｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｎｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｌａｙｅｒｓｅｇｍｅｎ

7、ｔａｔｉｏｎａｎｄｆｉｌｔｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄｔｈｅｒｅｂｙ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｅｓｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｕｎｄｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｉｔｈｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙ

8、ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅａｎｔｉｊａｍｍｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄａｔａａｒｅｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｆｒｅｑｕ