信号完整性

信号完整性（Signal Integrity）：就是指电路系统中信号的质量，如果在要求的时间内，信号能不失真地从源端传送到接收端，我们就称该信号是完整的。

串扰是两条信号线之间的耦合、信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。

本文主要介绍信号完整性是什么，信号完整性包括哪些内容，什么时候需要注意信号完整性问题？

在高速PCB电路设计过程中，经常会遇到信号完整性问题，导致信号传输质量不佳甚至出错。那么如何区分高速信号和普通信号呢？

经验法则只是一种大概的近似估算，它的设计目的是以最小的工作量，以知觉为基础找到一个快速的答案。经验法则是估算的出发点，它可以帮助我们区分5或50，而且它能帮助我们在设计的早期阶段就对设计有较好的整体规划。

影响信号完整性的7大原因：线电阻的电压降的影响；信号线电阻的电压降的影响；电源线电阻的电压降的影响；转换噪声；串扰噪声；反射噪声；边沿畸变。

在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

1. 信号完整性（Signal Integrity）：就是指电路系统中信号的质量，如果在要求的时间内，信号能不失真地从源端传送到接收端，我们就称该信号是完整的。

2. 传输线（TransmissionLine）：由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线，我们称之为传输线，有时也被称为延迟线。

3. 集总电路（Lumped circuit）：在一般的电路分析中，电路的所有参数，如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上，各个元件上，各点之间的信号是瞬间传递的，这种理想化的电路模型称为集总电路。

4. 分布式系统(DistributedSystem)：实际的电路情况是各种参数分布于电路所在空间的各处，当这种分散性造成的信号延迟时间与信号本身的变化时间相比已不能忽略的时侯，整个信号通道是带有电阻、电容、电感的复杂网络，这就是一个典型的分布参数系统。

5. 上升/下降时间（Rise/Fall Time）：信号从低电平跳变为高电平所需要的时间，通常是量度上升/下降沿在10%-90%电压幅值之间的持续时间，记为Tr。

6. 截止频率（Knee Frequency）：这是表征数字电路中集中了大部分能量的频率范围（0.5/Tr），记为Fknee，一般认为超过这个频率的能量对数字信号的传输没有任何影响。

具有40年研究经验的国际大师Eric Bogatin给出的：100条使信号完整性问题最小化的通用设计原则

<font color="blue"><strong>No.1 网络信号质量问题最小化</strong></font>

策略---保持信号在整个路径中感受到的瞬态阻抗不变。

设计原则：

1． 使用可控之阻抗布线。

2． 理想情况下，所有的信号应使用低电平平面作为参考平面。

3． 若使用不同的电压平面作为信号的参考平面，则这些平面之间必须是紧耦合。为此，用最薄的介质材料将不同的电压平面隔开，幷使用多个传感量小的去耦合电容。

4． 使用2D场求解工具计算给定特性阻抗的叠层设计规则，其中包括阻焊层和布线厚度的影响。

5． 在点到点的拓扑结构中，无论单向还是双向，都要使用串联端接策略。

6． 在多点总线中要端接总线上的所有节点。

7． 保持桩线的时延小于最快信号的上升时间的20%。

8． 终端电阻应尽可能接近封装焊盘。

9． 如果10pF电容的影响不要紧，就不用担心拐点的影响。