為了啟動信號完整性問題分析，我們將需要各種技術來檢查信號完整性。

 

信道模擬：我們有一個信道，它構成一個發射機，一個接收機。眼圖告訴我們信道降低傳輸信號的程度。正如我們在圖像中看到的，在Tx側，眼睛是睜開的
，“0”和“1”級別可以很容易地被發現。當信號穿過信道到達接收端時

，眼睛幾乎閉上
，接收器很難區分“0”和“1”。這就是我們知道信號完整性問題普遍存在的地方。

 

 

識別信號劣化的根本原因：下一步是使用混合模式S參數分析和時域反射儀找出信號劣化的根本原因。讓我們考慮傳輸線部分，並在端口S11發送頻率為f0的正弦波。S11是反射係數

，與回波損耗有關。它告訴我們有多少信號從端口1反射回來。參數S21告訴我們傳輸線如何傳輸信號。S21是傳輸係數，它與插入損耗有關。

 

 

現在的問題是
，我們什麼時候可以使用混合模式S參數分析？當我們使用一對傳輸線從差分端口1和2傳輸差分信號時
，就會使用這些參數。混合模式參數告訴我們傳輸對差分和公共信號的反應。

 

 

SDD11：端口1的差分輸出，由端口1的差分輸入激勵。

 

SDD11：與差分回波損耗有關。

 

SDD21：與差分插入損耗有關。

 

SCD21：模式轉換：EM生成。

 

模式轉換：電磁敏感度。

 

其中
，術語DD提供關於差分響應的信息
，而術語CD提供關於差分輸入信號生成多少公共信號的信息。此外
，術語DC表示有多少差分信號是由共同的輸入信號產生的。

 

由於s參數給出了信道的頻率響應
，我們使用時域反射法來推導空間和時間信息。在TDR圖上
，右側顯示“開路”電路，以幫助我們識別通道的末端。

 

 

TDR圖

 

探索設計方案：在這裏
，我們通過考慮單脈衝響應來探索設計方案。我們發送具有特定時間和數據速率的單脈衝，以評估輸出端的單脈衝響應。

 

 

單脈衝頻率響應

 

讓我們舉一個單脈衝頻率響應的例子。如果我們從響應的最大峰值開始，並將其命名為“cursor”，那na麼me我wo們men可ke以yi通tong過guo根gen據ju單dan位wei間jian隔ge劃hua分fen響xiang應ying來lai創chuang建jian遊you標biao圖tu。光guang標biao圖tu告gao訴su我wo們men脈mai衝chong響xiang應ying分fen布bu在zai多duo個ge前qian遊you標biao和he後hou遊you標biao。擴kuo頻pin量liang還hai提ti供gong了le有you關guan碼ma間jian幹gan擾rao的de信xin息xi。

 

 

光標圖

 

電磁場視角下的信號完整性分析

 

在數字展望中，與電路和電磁場（EM）級別相比
，在邏輯級別識別信號完整性問題是一項簡單的任務。大多數的SI問題本質上都是電磁問題，不管是反射、串擾還是地彈。這就是為什麼從電磁的角度理解SI問題的物理行為是非常好的。例如
，在多層PCB中，通孔“a”中的開關電(dian)流(liu)將(jiang)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)波(bo)
，這(zhe)些(xie)電(dian)磁(ci)波(bo)沿(yan)著(zhe)金(jin)屬(shu)平(ping)麵(mian)之(zhi)間(jian)的(de)徑(jing)向(xiang)從(cong)通(tong)孔(kong)傳(chuan)播(bo)出(chu)去(qu)。金(jin)屬(shu)平(ping)麵(mian)之(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)場(chang)將(jiang)在(zai)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)。當(dang)波(bo)接(jie)近(jin)其(qi)他(ta)通(tong)孔(kong)時(shi)，它(ta)們(men)會(hui)在(zai)這(zhe)些(xie)通(tong)孔(kong)中(zhong)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。感(gan)應(ying)電(dian)流(liu)又(you)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)波(bo)在(zai)兩(liang)個(ge)平(ping)麵(mian)之(zhi)間(jian)傳(chuan)播(bo)。

 

 

多層PCB封裝結構

 

一旦這些波到達包裹的邊緣，其中一部分會輻射到空氣中，另一部分則會反射回來。當波在PCB封裝結構內部來回反彈並相互疊加時，就會發生共振。波的傳播、反射、耦(ou)合(he)和(he)共(gong)振(zhen)是(shi)典(dian)型(xing)的(de)電(dian)磁(ci)現(xian)象(xiang)
，發(fa)生(sheng)在(zai)包(bao)裝(zhuang)結(jie)構(gou)內(nei)部(bu)的(de)信(xin)號(hao)瞬(shun)態(tai)。雖(sui)然(ran)電(dian)磁(ci)分(fen)析(xi)比(bi)電(dian)路(lu)分(fen)析(xi)更(geng)精(jing)確(que)，但(dan)它(ta)包(bao)含(han)複(fu)雜(za)的(de)算(suan)法(fa)。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)要(yao)用(yong)電(dian)路(lu)模(mo)擬(ni)器(qi)進(jin)行(xing)SI分析的原因。

 

傳輸線理論為今天的SI分析帶來了福音。信號的上升時間是SI問題中的一個關鍵參數。在SI分析中
，各種互連線的電學模型可以看作是傳輸線。在高速PCB設計中，必須牢記傳輸線理論的基礎知識，理解傳輸線效應。

 

 

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