什么是信号完整性?
在过去的低速时代,电平跳变时信号上升时间较长,通常几个 ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能,没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代,随着 IC输出开关速度的提高,很多都在皮秒级,不管信号周期如何,几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外,对低功耗追求使得内核电压越来越低 1.2v 内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小,这也使得信号完整性问题更加突出。
广义上讲,信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题,它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后,如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。
下面谈谈几种常见的信号完整性问题。
反射:反射是指信号在传输过程中遇到障碍物或不匹配的阻抗时发生的反射现象。反射会导致信号的波形发生失真,幅度和频率发生变化,严重时甚至会造成信号的重复和回音。
下图 显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃,通常都会在时钟输出信号上串接一个小电阻
其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大,振铃会消失,但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配
除此之外还有通过:
1)使用匹配阻抗的连接器和线缆,以减少信号在传输过程中的反射;
2) 在信号传输路径上使用衰减器和吸收材料,以吸收反射信号;