SI合集002|信号完整性测量应用简介,快速掌握关键点

 

一、信号完整性定义

信号完整性（Signal Integrity，简称 SI）是衡量信号从驱动端经传输线抵达接收端后，波形完整程度的关键指标，反映了信号在电路中能否以正确的时序、持续时间和电压幅度作出响应。若信号能精准满足这些要求到达集成电路（IC），则表明电路具备良好的信号完整性。

 

二、信号完整性的影响因素

• 信号本身，如反射，失真

失真又称为“畸变”,指信号在传输过程中与原有信号或标准信号相比所发生的偏差。例如：在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上，不能做到输出与输入的波形完全一样，这种现象叫失真。当传输线的特性阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使得信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。信号如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。发射的程度可以有反射系数ρ表示。反射系数ρ：ρ=（ZL-Z0）/（ZL+Z0）。

 

• 周边信号的影响，如串扰

串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰，这种干扰是由于传输线之间的互感和互容引起的。-信号回流（Return current）：指伴随信号传播的返回电流。-前向串扰：指干扰源对牺牲源的接收端产生的第一次干扰，也称为远端干扰FEXT。
-后向串扰：指干扰源对牺牲源的发送端产生的第一次干扰，也称为近端干扰NEXT。
 

• 电源分配系统PDS的轨道塌陷

当变化的电流经过PDS互连线的阻抗时就会引起电压降，称之为轨道塌陷。减小轨道塌陷的策略就是减小电源分配网络的阻抗。为了减小PDS中的电压轨道塌陷，就要在电源和地之间加上多个去耦电容，阻止电源电压的下降。电压的下降量达到电源电压的5%时的时间近似为：T=C*0.05*( V2/P) ，可以使用尺寸较小的电容器，从电容器焊盘到过孔之间的连线要尽量短，并将多个电容器并联使用。
 

• 来自周边其他组件或系统的电磁干扰EMI

电磁干扰（EMI）是干扰电缆信号并降低信号完好性的一类电子噪音，EMI通常由电磁辐射发生源，如马达和机器所产生。电磁干扰，必须具备电磁干扰源、耦合途径、敏感设备这三个因素。所以，在解决电磁干扰问题时，要从这三个因素入手，对症下药，消除其中某一个因素，就能解决电磁兼容问题干扰。

 

 

三、信号完整性测量意义当下，高速数字系统发展迅猛，时钟频率常达数百兆赫兹，快斜率瞬变、高工作频率以及高电路密集度，使得系统行为与低速设计大相径庭，信号完整性问题凸显。信号完整性一旦被破坏，信号会失真、定时出错，还会产生错误的数据、地址和控制信号，导致系统误操作甚至崩溃。正因如此，信号完整性测量越来越受高速数字电路设计人员重视。判断电路信号完整性好坏，关键看信号能否按要求的时序、持续时间和电压幅度到达集成电路（IC）。能精准抵达，信号完整性就好；反之，就存在问题。在高速领域，信号完整性（SI）解决的是信号传输的质量问题，数字信号传输不能只考虑逻辑实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键。信号完整性测试在产品研发调试中意义重大，能帮助设计人员精准定位问题，避免盲目排查，让研发工作有的放矢，有效提高效率，为产品成功奠定基础。

四、信号完整性测量机构

优尔鸿信电子零组件检测中心,Foxconn Electronic Component And Module Test Center，简称:ECME，自2002年成立，原富士康华南检测中心，持续服务电子产业检测需求，形成覆盖电子元器件、半导体器件、材料、电子零组件、系统整机、失效分析、可靠性验证的综合实验室技术服务体系。

电子零组件检测中心聚焦电子元器件可靠性失效分析、信号完整性（SI）测量、环境模拟验证、电子料件真假鉴别、化学分析等技术领域，为信息通信、新能源汽车、人工智能、机器人等产业，提供从微观材料到整机系统的一站式检测服务。

电子零组件检测中心依ISO/IEC17025国际标准，建立严格的实验室质量管理体系，并通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）现场评审，检测报告具备国际互认效力。