揭秘——信号完整性

学习《Altium Designer 14 电路设计与仿真从入门到精通》李瑞，耿立明的阅读笔记：

信号完整性就是说一个印制板上，信号从上一级经信号线传输到下一级后，仍旧按照原要求驱动下一级正确运行而功能并未损失的一种特性。
具体在一个电路过程中，信号能以无误的时序和电压值进行传输，正确达到下一级。这样的过程就可以看作是信号完整性。

对于一个数字系统来说，正确的信号时序影响系统的稳定工作。
特别是信号时序在受到信号传输延迟，信号波形损失的情况下，较难以保证数字系统鲁棒性。
同时，经过仿真分析证明出：集成电路过于频繁的切换端接元件布局不合适，电路的电气性连接有瑕疵都会引发信号传输不完整性的问题。

分三种：

1.信号延迟
信号延迟是由于驱动过载，走线过长引起的传输线效应引起的，在传输线上，有等效电容，电感都会造成信号的数字切换延时，从而影响集成电路的建立时间和保持时间。进而导致电路工作不稳定或不能正常工作。

尽管传输延迟影响较大，但实际设计中还是无法避免的。
对此，就有了一个延迟容限的概念：定义为保证电路正常工作下，允许信号追到时序变化量。

2.串扰：
串扰就是说在没有电气连接（即A元器件和B元器件不直接通）的信号线之间的感应电压和感应电流造成的电磁祸合。
其中，连接线与该电路上承载电流和电压的数学关系后面说。

这种祸合回使信号线起着天线的作用，其容性耦合会引发耦合电流。感性耦合会引发耦合电压。
具体是由于信号线A上不光有流经其上面的电信号，我们知道电磁现象，当旁边的信号线上有交变电流通过时，就会产生交变的磁场，信号线的附近就会有信号电压产生。
其中串扰和印刷电路板板层参数，信号线的间距，驱动端和接收端的电气特性以及连接线的端接方式都有关。

3.反射

生活中的反射如光的反射，而此处说的反射就是信号传输线上的回波，信号功率的一部分经过传输线到负载上，另一端会向源端反射（回波）。

布线过程中的某些几何形状，，不适当的端接，经过连接器的传输及电源平面不连续等因素都会让信号产生反射，使得信号出现严重的过冲，或者下冲现象。导致系统逻辑混乱。

接地反弹

说的是电路中存在较大的电流，而在电源中与接地平面间产生大量噪声现象。如会在芯片和电源之间产生一个瞬态电流，芯片封装和电源间的寄生电感、阻容器件会引发电源噪声，使得印制板的地产生较大的电压波动，足够对其他元件产生误动作。（举例，如果电路的某比较器限伏电压为1.8v，低于1.8V认为是低电平，高于1.8V认为是高电平，此时2V就会对比较器产生误动作。）

一般设计时候都有接地分割（数字接地，模拟接地，屏蔽接地）
基于此，做好信号完整性分析，非常有必要。