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廣義上講,由互連線引起的所有的問題。
包括:時序、雜訊、電磁幹擾;簡單的理解,就是在一個周期如何分配合理時槽,使得IC能轉換成合理的數據。
雜訊是主要要解決的問題,它包含振鈴、反射、串擾、開關雜訊、非單調性、電源雜訊。
所有與訊號完整性雜訊問題有關的問題可以總結為4類:- 單一網絡的訊號完整性
這裏面有一個很重要的概念,作為硬件工程師,一定要形成條件反射:
返回路徑
單一網絡的訊號質素與返回路徑物理特征有很大關系。如果記住這個點,很多layout的錯誤很容易被發現。
關鍵訊號要註意的點:
線寬是否變化(這個要更加特征阻抗確定)
參考平面是否完整
是否有分支線
特征阻抗是否連續
2. 兩個或多個網絡的串擾
這主要解決的是線與線之間的耦合關系,我們通常說3W間距,地孔隔離帶,減少平行走線的長度等就是為了解決線與線之間的幹擾。
這個地方可以從特征阻抗模型分析,平行線有電感耦合與電容的因素。這樣在訊號傳輸的過程中總有充放電和電磁耦合的現象。
串擾可以分為近端耦合,與遠端耦合,近端耦合很容易飽和,遠端耦合幅值很大。
後面章節會具體說明。
3. 電源和地的軌域塌陷
這個就是電源壓降。
本質上是由互連線之間的阻抗過大造成的。當電流過大,而目標阻抗過大所造成的電壓跌落現象。
也就是我們經常會看到,目標阻抗最小化問題。
在原理圖設計的時候:耦合電容的容值選擇,數量的選擇;
在PCB設計的時候:電容去耦半徑,過孔寄生電容和電感,電源層的設定,封裝寄生效應;
電源完整性我也會在後續章節來介紹。
4. 系統電磁幹擾和輻射
分為EMI和EMC
目前,國內開始重視EMC的管控,我的每個產品都有EMC要求,最近幾年基本上是解決EMC問題。因為這東西和原理關系不大,主要是參數選擇和布局走線的控制。
我們通常會聽到整改方案提到一對關鍵詞: 共模和差模 ;
共模輻射強度和頻率是線性關系。
差模輻射強度和頻率是平方關系。
輻射問題,我們要有意識的定位三個問題:
雜訊源 :這個過程就比較復雜了,需要你熟悉系統的訊號流向。
輻射路徑 :有線和無線
天線 :介面連線,插接
註:減小回路面積和伴地處理在很多情況下是非常有效的手段。
總結隨著專案經驗豐富,你會發現訊號完整信本質上就是在解決阻抗問題。
阻抗會引起訊號失真,會導致電源壓降,會導致輻射。
業界一直有兩種人:經驗主義和理論主義.
前者過分套用所謂的準則,讓設計很被動,總是畏手畏腳。
後者過分最求參數,雖然可靠性上來了,但是設計成本和周期也成倍增長。
我認為,結果是最好的經驗,一切都要在成本和時間面前妥協。
有限的精力放在相對關鍵的訊號上。
其他訊號,多一點少一點,關系真不大。
後面文章中,我會從多個角度重點分析。
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