信号完整性分析.ppt

高速电路与系统互连设计中
信号完整性(SI)分析
(之1-2[0]：高速互连与信号完整性的关系)
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Interconnect 设计 & SI 分析
●物理互连(Interconnect)包括：芯片内、外连接；PCB内、外连接等。
●信号完整性(SI，Signal Integrity) ，是指信号电压(电流)波形的完好程度。
●高速条件下的不当互连设计破坏了信号完整性。
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正是信号完整性引出了发生在我们身边的深刻变化。面对下列事实，需要想一想：
●？
●为什么新的FPGA芯片中增加了RSDS(降低摆幅差分信令)、LVDS(低压差分信令)模块及接口设计？
●什么样的接口更适合严酷的实时图像信号采集与传输？ 是USB还是IEEE1394？是1394a还是b?
●高速系统设计的瓶颈是什么？是否需要检讨我国过去对信号完整性的研究和应用的现状？
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SI对国内是既生疏又熟悉。原先对付干扰、噪声的“三***宝”是：接地、滤波、屏蔽，显得非常感性和粗放，已经严重落后。现在对SI量化和细化的研究逐渐呈现出浓厚的热情，已经有了一定的基础。
电子设计师需要普及SI知识，了解高速电路互连的SI机理，掌握SI分析与互连设计。
近期翻译出版四本译著：《信号完整性分析》、《数字信号完整性》、《抖动、噪声与信号完整性》、《芯片及系统中的电源完整性建模与设计》
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信号完整性含义
英文中的人格完整性（personalintegrity）,指正直、忠诚、完美。中文没有，但可以对“完整”这一词义加以类比。其他还有电源完整性、数据完整性、电磁完整性。热完整性等。
信号完整性（SI），是指信号电压（电流）完美的波形形状及质量。由于物理互连造成的干扰和噪音，使得连线上信号的波形外观变差，出现了非正常形状的变形，称为信号完整性被破坏。信号完整性问题是物理互连在高速情况下的直接结果。
信号完整性强调信号在电路中产生正确响应的能力。
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广义信号完整性(SI)泛指由各种信号、数据、电源互连线引起的所有电压、电流不正常现象，包括：噪声、干扰、时序抖动、数据传输等。
狭义的信号完整性，是指信号电压(电流)波形的形状及质量,主要包括反射和串扰。物理互连将其上面的信号波形变差(退化)，出现了非正常形变，称为信号完整性被破坏。噪声可以转化为抖动，。
信号完整性退化是物理互连设计不当又工作在高速环境下的直接后果。
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互连的范畴
所有电子产品都可以解释为元器件及其互连。说到底，都可以看作是靠不同层次下互连“编织”成的作品。
物理互连（Interconnect ）包括四个层次：芯片内连线、芯片封装、PCB及系统互连。它们决定高速信号、数据和电源质量。三个高密度载体为：芯片系统SOC、板级系统SOB、封装系统SOP。
各层次真实的互连线有：芯片内各种连线及孔、压焊点、封装引线、引脚；PCB板的线接头、线条、过孔、接插件；各种连接电缆。此外，还涵盖各种无源元件；电阻、电容、电感；以及介质、基板、屏蔽盒、机箱、机架等。而各个层次的器件则另当别论。把它们看作驱动源和接收器宏模型。
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图0-0 五种PCB及系统级中的互连线条形式
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电路图给出元器件及其互连关系。而同一个网络，电属性相同，其互连拓扑关系可能如下：点到点；星簇(star cluster)是每个器件通过长度相等的传输线连接到中心节点上；菊花链(daisy chain) 是一条长传输线从每个器件附近经过，器件通过短桩线连在主传输线上。
点到点
近、远端簇
菊花链
周期性加载
图0-1 单个网络的各种互连拓扑情况
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