信号完整性培训课件.ppt

关于信号完整性培训
中国科大 快电子学 安琪
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第一页，本课件共有52页
第一讲
 几个基本概念
 电源与地系统
中国科大 快电子学 安琪
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第二页，本课件共有52页
一. 几个基本概念
 信号完整性（Signal Integrity）
 膝频率fKnee与上升时间tr
 集总系统与分布系统
 传输线与阻抗匹配
中国科大 快电子学 安琪
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第三页，本课件共有52页
信号完整性（Signal Integrity）
中国科大 快电子学 安琪
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第四页，本课件共有52页
一. 数字信号
1. 理想的数字信号（二值函数）
数学模型2：
数学模型1：
理想数字信号波形 – 数学模型2
理想数字信号波形 – 数学模型1
式中：tr = t1 - t0 , tf = t3 – t2
中国科大 快电子学 安琪
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第五页，本课件共有52页
2. 实际的数字信号
上升时间（tr）: 数字信号上升沿中对应满幅度电压的10% ~ 90%处的时间
间隔。
下降时间（tf）: 数字信号下降沿中对应满幅度电压的90% ~10%处的时间
间隔。
参数定义：
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第六页，本课件共有52页
参数定义：
t
r
t
f
10%
90%
V
H min
V
L max
V
th
50%
t
r
t
f
10%
90%
V
H min
V
L max
V
th
50%
上冲（Overshoot）
上冲又被称为过冲。顾名思义，它指的是沿着信号边沿的跳变方向，信号波形中超出稳定的“1”或“0”状态电平的部分。
对于上升沿，这应是从“0”到“1”的跳变，在高电平处高于逻辑电平“1” 稳定电压值的部分。
对于下降沿，这应是从“1”到“0”的跳变，在低电平处低于逻辑电平“0” 电压稳定值的部分。
下冲（Undershoot）
下冲又被称为反冲。它指的是信号在过冲后，又沿着跳变方向的反方向，信号波形越过稳定的“1”或“0”状态电平的部分。
对于上升沿，即：从“0”到“1”的跳变，信号上冲后，反过来又低于逻辑电平“1” 的稳定电压值的部分。
对于下降沿，即：从“1”到“0”的跳变，信号过冲后，反过来又高于逻辑电平“0”的电压稳定值的部分。
振铃 （Ring）
信号发生连续多次的上冲和下冲，所形成的震荡。一般其振幅应是一次比一次小，逐渐趋于零。
中国科大 快电子学 安琪
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噪声容限：（Noise Margin）
噪声容限是量度逻辑电路在最坏工作条件下的抗干扰能力的直流电压指标, 它规定了数字电路在稳定状态时允许的最大噪声。该参数定义为: 最差输入逻辑电平值(VIH min或VIL max)与在这种输入条件下所能保证的最差输出逻辑电平值(VOH min或VOL max)之差, 即:
这里有两个噪声容限定义：NMH表示高电平状态时的噪声容限, NML表示低电平状态时的噪声容限。
10%
90%
V
H min
V
L max
V
th
50%
10%
90%
V
H min
V
L max
V
th
50%
tr
tf
中国科大 快电子学 安琪
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二. 信号完整性
信号完整性涉及到两个方面：信号波形的完整性和时序的完整性。
信号波形的完整性：
经常提及的术语是上述的五个基本概念，这就是：信号的上升时间（tr）和下降时间（tf），波形的上冲（Overshoot），下冲（Undershoot）和振铃 （Ring）。以及接收端的信号还存在多大的噪声容限（Noise Margin)。
信号完整性讨论是为了确保可信的高速数据传输。在高速数字系统设计时，人们经常会问到这样的问题：传输到目的地的信号是否如同人们所预期的那样？或者说：当信号到达时是否处于良好的状态？
中国科大 快电子学 安琪
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第九页，本课件共有52页
时序的完整性
时序完整性主要关注的是同步时序方程是否能满足。经常涉及到是时序偏差（Skew）和抖动(