信号完整性测试基础

深圳市共进电子有限公司深圳市共进电子有限公司物理层物理层TXRX传输路径深圳市共进电子有限公司•理想逻辑电压波形深圳市共进电子有限公司•接收端的实际波形深圳市共进电子有限公司主要内容信号完整性简介传输线的概念示波器、探头使用基础深圳市共进电子有限公司信号完整性简介传输线的概念示波器、探头使用基础深圳市共进电子有限公司•SI定义•信号完整性（SignalIntegrity）是指一个信号在电路中产生正确的相应的能力。是指当在需要的时候，具有所必须达到的电压电平数值。•通俗的讲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。深圳市共进电子有限公司•一是独立信号的质量;•另一个是时序。•SI的内容深圳市共进电子有限公司•从这个图里面我们可以清楚地看到数据必须准时到达逻辑门而且在接收端期间开始锁存前必须确定它们的逻辑状态。任何数据的延迟或者失真都会导致数据传输的失败。失败有两种可能：一个是因为接收端根本就无法识别数据；另一个是接收端虽然识别了数据，但数据因为失真而导致错误。•实例说明深圳市共进电子有限公司•随着高频数字电路的不断发展，SI问题变得越来越引人注目，数字电路的频率越高，出现SI问题的可能性就越大，对设计工程师来说，他的挑战也就越大。很多SI问题实际上都是自然界中的电磁现象，所以SI问题跟EMI/EMC是息息相关的。•SI的重要性深圳市共进电子有限公司信号完整性简介部分疑问解答？深圳市共进电子有限公司信号完整性简介传输线的概念示波器、探头使用基础深圳市共进电子有限公司传输线的概念•传输线基本概念•传输线阻抗定义•传输线的测量•常用的传输线类型•反射•串扰•差分传输基本概念深圳市共进电子有限公司☆基本定义简单的说，传输线是有两条有一定长度的导线组成。1、基本概念深圳市共进电子有限公司☆均匀传输线的定义：若整条导线中，有几何或者材料属性发生变化，称为不均匀传输线。深圳市共进电子有限公司信号路径返回路径+-+-+-XC2、传输线阻抗定义深圳市共进电子有限公司•C=CL×△X•I=Q/△t=CV/（△X/△t）=CL△XvV/△X=CLvV•Z=V/I=V/CLvV=1/CLv=（83/CL）Y2、传输线阻抗定义深圳市共进电子有限公司特性阻抗在数值上与瞬态阻抗相等，他是传输线的固有属性，且仅与材料特性、介电常数和单位长度电容相同，而与传输线的长度无关。Z0=V/I=V/CLvV=1/CLv=（83/CL）Y2、传输线阻抗定义深圳市共进电子有限公司•传输线的特性阻抗与测量时间有关，在信号往返的时间内，传输线前段的阻抗就是传输线的特性阻抗，在信号往返时间之后，根据传输线末端负载的不同，阻抗可以从零到无穷大。3、传输线的测量深圳市共进电子有限公司•同轴线：中心导线被外部导线包围；•微带线：宽平面上方的窄带信号线；•带状线：返回路径的两个平面，信号线是在两个平面中间的窄带线；•双绞线：两条互相缠绕在一起的圆导线；4、常用传输线深圳市共进电子有限公司•只要信号遇到瞬态突变，发射就会产生•阻抗变化处的反射（见如下图）5、反射深圳市共进电子有限公司•发射系数=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)5、反射深圳市共进电子有限公司•1）末端开路，发射系数=1•2）末端短路，发射系数=-1•3）末端匹配，阻抗等于特性阻抗，发射系数=0•当内阻小于特性阻抗时，出现负反射，通常所指的振铃现象5、反射深圳市共进电子有限公司•串扰，是指有害网络从一个网络转移到相邻网络，任何网络之间都存在串扰；•实际电路中，影响串扰的直接原因为两个不同网络之间的互容和互感的存在导致。6、串扰深圳市共进电子有限公司•距离源端（噪声或者信号源）最近的一端叫近端；距离源端最远的一端叫远端。同时也可以用信号来定义，远端是信号传输的前方，近端是信号传输方向的后方。•NEXT=Vb/Va=IKb=1/4（Cml/CL+Lml/LL）•FEXT=Vf/Va=(Len/RT)×kf=Len/RT×1/2v×(Cml/CL-Lml/LL)深圳市共进电子有限公司•距离源端（噪声或者信号源）最近的一端叫近端；距离源端最远的一端叫远端。同时也可以用信号来定义，远端是信号传输的前方，近端是信号传输方向的后方。•NEXT=Vb/Va=IKb=1/4（Cml/CL+Lml/LL）•FEXT=Vf/Va=(Len/RT)×kf=Len/RT×1/2v×(Cml/CL-Lml/LL)深圳市共进电子有限公司•差分对•两条用于传输单端信号的传输线，就可构成一对差分对。•差分信号•当两路驱动器驱动一个差分对时，除了各自的单端信号外，这两路信号线之间还存在着一个电压差，称之为差分信号。7、差分传输基本概念深圳市共进电子有限公司•共模信号指两个相同的信号在差分对上传输。差模信号为两信号之差，共模信号为两信号之和的1/2。•Vdiff=V1-V2•Vcomm=1/2(V1+V2)共模信号深圳市共进电子有限公司•两条线上同时加相同的驱动电压，称为偶模，两条线上同时加相反的驱动电压，称为奇模。奇模与偶模的定义深圳市共进电子有限公司•无耦合情况下：Zdiff=Vdiff/Ione=(2×Vone)/Ione=2×Z0差分阻抗计算深圳市共进电子有限公司传输线的概念部分疑问解答？深圳市共进电子有限公司信号完整性简介传输线的概念示波器、探头使用基础深圳市共进电子有限公司示波器、探头使用基础•示波器带宽、探头选择•主要的测试参数•注意事项深圳市共进电子有限公司•上升时间×带宽=0.35示波器带宽、探头选择深圳市共进电子有限公司•振幅参数，时间参数，眼图参数等。•测试参数深圳市共进电子有限公司•振幅参数包括：•振幅，高电平，低电平，均方根值，单个周期的均方根值，最大值，最小值，峰峰值，平均值，单个周期平均值，正过冲，负过冲，正欠冲，负欠冲等；•时间参数包括：•上升时间，下降时间，正占空比，负占空比，高电平宽度，低电平宽度，周期，频率，延迟等；•眼图参数包括：•眼高，眼宽，眼图最高点，眼图最低点，交叉点等；深圳市共进电子有限公司深圳市共进电子有限公司深圳市共进电子有限公司•1.探头与被测电路连接时，探头的接地端务必与被测电路的地线相联。否则在悬浮状态下，示波器与其他设备或大地间的电位差可能导致触电或损坏示波器、探头或其他设备。•2.测量建立时间短的脉冲信号和高频信号时，请尽量将探头的接地导线与被测点的位置邻近。接地导线过长，可能会引起振铃或过冲等波形失真•使用注意事项深圳市共进电子有限公司•3.对于高压测试，要使用专用高压探头，分清楚正负极后，确认连接无误才能通电开始测量。•4.对于两个测试点都不处于接地电位时，要进行“浮动”测量，也称差分测量，要使用专业的差分探头。•使用注意事项深圳市共进电子有限公司•探头对示波器测量至关重要，所以要求探头对探测的电路影响必须达到最小，并希望对测量值保持足够的信号保真度。如果探头以任何方式改变信号或改变电路运行方式，示波器会看到实际信号的失真结果，进而可能导致错误的测量结果，或者误导性的测量结果。通过以上介绍可知，探头的选购和正确使用有许多值得注意的地方，只有与示波器和被测电路都匹配良好的探头才是您该选择和使用的探头。•使用注意事项深圳市共进电子有限公司传输线的概念部分疑问解答？深圳市共进电子有限公司谢谢