即便是同品牌同带宽的示波器产品,信号完整性水平也各有高低。这里是两款4GHz带宽示波器测试同一个信号的眼图。两款示波器的带宽、垂直/水平设置完全相同。您可以看到,右图InfiniiumS系列示波器更真实地再现了信号的眼图,眼图高度比左图DSO9404A高200mV。优异的信号完整性能够更精确地再现被测信号的参数值和形状。信号完整性的构成要素十分复杂,本应用指南将为您庖丁解牛,逐一分解,文中提到的原理适用于所有示波器。针对某些构成要素,我们会以InfiniiumS系列500MHz至8GHz带宽的示波器为例,常见的信号完整性测试常用的三种测试;测量信号完整性测试信号完整性测试
SI设计的特点1)不同是工程有不同的设计重点,要根据具体的工程进行有针对性的SI设计。对于局部总线,关注的是信号本身的质量,对反射、串扰、电源滤波等几个方面简单的设计就能让电路正常工作;在高速同步总线(如DDR)中,只关注反射串扰电源等基本问题还不够。等等。2)SI设计不能片面地追求某一方面的指标,而弱化其他潜在风险。3)SI设计不是简单地解决孤立问题,众多问题及其影响相互纠缠在一起,需要系统化的设计,反复权衡,平衡各种要求,找到可行的解决方案。-->信号完整性中,需要掌握的现象描述:振铃、上冲、下冲、过冲、串扰、共阻抗、共模、电感、回路电感、单位长度电感、回路面积、容性负载、寄生电容、衰减、损耗、谐振、反射、地弹、阻抗突变、残桩、模态转换、抖动、误码率等。测量信号完整性测试信号完整性测试克劳德实验室提供信号完整性测试软件报告;
根据经验,如果比特率为BR,信号带宽为BW,那么比较高正弦波频率分量大约为BW=0.5xBR,或BR=2xBW。BW由能通过互连传送的比较高频率信号决定,并且其衰减仍低于SerDes可以补偿的值。使用低端的SerDes时,可接受的插入损耗可能为-10分贝,我们能从图30的屏幕上读取的8英寸长微带线的带宽约为12GHz。这样操作就能在远高于20Gbps的比特率进行。但是,这只能用于8英寸长的宽幅导体。在较长的背板或母板上,有连接器、子卡和过孔,传输特性不会如此清晰。
带两个子卡的母板上24英寸互连的插入损耗和回波损耗。所示为一个典型的母板上24英寸长带状线互连的TDR/TDT响应。此例中,SMA加载将TDR电缆与小卡连接,穿过连接器、过孔场,返回穿过连接器,然后进入TDR的第二通道。绿线是作为S21显示的插入损耗。对于这种互连而言,-10分贝的插入损耗带宽为2.7GHz,比较大传输比特率约为5Gbps,使用低端SerDes驱动器和接收机。
信号完整性分析当产品设计从仿真阶段进展到硬件环节时,您需要使用矢量网络分析仪(VNA)来测试高速数字互连。首先,您需要对通道、物理层设备、连接器、电缆、背板或印刷电路板的预期测量结果有所了解。在获得实际测量结果之后,再将实际结果与这个预期结果进行比较。我们的目标是,通过软件和硬件来建立可靠的信号完整性工作流程。硬件测量步骤包括仪器测量设置,获取通道数据,以及分析通道性能。对于矢量网络分析仪(VNA)等高动态范围的仪器,您需要了解误差校正,才能确保准确的S参数测量。误差校正包括校准(测量前误差校正)和去嵌入(测量后误差校正)。通过调整校准和去嵌入的参考点检查通道中除了DUT之外的所有节点项目。以下内容介绍了校准和去嵌入误差校正之间的差异以及二者的使用方法。信号完整性问题及原因?
2.3 测量插入损耗和回波损耗在简单的应用中,TDR 的端口与单端传输线的末端相连。端口 1 是我们所熟悉的 TDR 响应,而通道 2 是发射的信号。如图 29 所示,在一条均匀的 8 英寸微带传输线的 TDR 响应中,线末端的阻抗为 50 欧姆。这个阻抗来自与被测件末端相连的电缆,终连接到 TDR 第二通道内的源端。
8英寸长微带传输线在20毫伏/格和500皮秒/格刻度下的TDR/TDT响应。此应用的时基为500皮秒/格,垂直刻度为20毫伏/格。游标用于提取47.4欧姆的线阻抗。注意绿线,即通过互连发送的信号,在100毫伏/格的刻度上,它显示出信号进入线的前端、正好在中途出来、反射离开后端,然后在源端接收。TDR信号着眼于信号在互连上的往返时间,然后再回到前端,而TDT信号则着眼于通过互连的单程。在时域显示中,我们可以看到在线两端加载SMA的阻抗不连续,并且能看到它不是完全均匀的传输线。以20毫伏/格的刻度或10%/格的反射系数来看,阻抗变化约为1欧姆。 信号完整性基本定义是指一个信号在电路中产生相应的能力。测量信号完整性测试信号完整性测试
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信号完整性是对于电子信号质量的一系列度量标准。在数字电路中,一串二进制的信号流是通过电压(或电流)的波形来表示。然而,自然界的信号实际上都是模拟的,而非数字的,所有的信号都受噪音、扭曲和损失影响。在短距离、低比特率的情况里,一个简单的导体可以忠实地传输信号。而长距离、高比特率的信号如果通过几种不同的导体,多种效应可以降低信号的可信度,这样系统或设备不能正常工作。信号完整性工程是分析和缓解上述负面效应的一项任务,在所有水平的电子封装和组装,例如集成电路的内部连接、集成电路封装、印制电路板等工艺过程中,都是一项十分重要的活动。信号完整性考虑的问题主要有振铃(ringing)、串扰(crosstalk)、接地反弹、扭曲(skew)、信号损失和电源供应中的噪音。 测量信号完整性测试信号完整性测试