电子产品硬件工程师在解决信号完整性问题应循序的11个基本原则

时间:2018-03-06 07:33 来源:自动控制网

信号完整性指在高速产品中由互连线引起的所用问题，它主要研究互连线与数字信号的电压电流波形相互作用时其电气特性如何影响产品的性能。本文分享电子产品硬件工程师在解决信号完整性问题应循序的11个基本原则。
1、提高高速产品设计效率的关键是：充分利用分析工具来实现准确的性能预测；使用测量手段来验证设计过程、降低风险、提高设计工具的可信度。
2、将问题实质与表面现象剥离开的唯一可行的途径就是采用经验法则、解析近似、数值仿真技术或者测量工具来获得数据，这是工程实践的本质要素，
3，任何一段互连线，不论线长和形状如何，也不论信号的上升时间如何，都是一个由信号路径和返回路径构成的传输线。一个信号在沿着互连线前进的每一步中，都会感受到一个瞬态阻抗。如果瞬态阻抗为常数，就像传输线具有均匀的横截面一样，则其信号质量将会获得奇迹般的改善。
4、把“接地”这一术语忘掉，因为它所造成的同题比用它来解决的问题还要多。每一路信号都有返回路径。抓住“返回路径”，像对待信号路径一样去寻找并仔细处理返间路径，这样有助于培养解决问题的直觉能力。
5、当电压变化时电容上就有电流流动。对于信号的陡峭边，即使电路PCB板边缘和悬空导线之间的空气隙形成的边缘线电容也可能拥有很低的阻抗。
6、电感与围绕电流周围的磁力线匝数有本质的联系，只要电流或者磁力线匝数发生改变，在导线的两端就会产生电压。这一电压导致了反射噪声、串扰、开关噪声、地弹、轨道塌陷以及EMI。
7、当流经接地回路电感上的电流变化时，在抗地回路导线上产生的电压称为地弹。它是造成开关噪声和EMI的内部机理。
8、以同频率的方波作为参照，信号带宽是指有效正弦波分量的最高频率值。模型的带宽是指在这个最高的正弦频率上，模型仍然能够用来准确地预测互连的实际性能。在使用模型进行分析时，一定不要让信号的带宽超过模型的带宽。
9、记住，除了少数情况之外，信号完整性中的公式给出的是定义或者近似。在特别需要准确性的场合就不要使用近似。
10、有损传输线引起的问题就是上升边变差。由于趋肤深度和介质损耗，损耗会随着频率的升高而增加。如果损耗随着频率的升高而保持不变，那么上升时间就不会发生变化，这时的有损线只是增添了了些损耗而已。
11、影响研发进度并造成产品交货推迟，就是企业付出的最昂贵的代价。