摘要：跟著半導(dǎo)體工藝的不絕成長，數(shù)字信號的速率也愈來愈高，Gbps以上的高速信號已經(jīng)到處可見。面臨高速設(shè)計(jì)的新規(guī)模，硬件設(shè)計(jì)工程師們需要改 變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，他們需要以越發(fā)超前的思維去思考本身將要設(shè)計(jì)的信號的質(zhì)量，或者在擬定產(chǎn)物設(shè)計(jì)方案的時(shí)候就需要舉辦調(diào)研;需要在設(shè)計(jì)進(jìn)程的每一個環(huán)節(jié) 去思考信號質(zhì)量問題，如方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，道理圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，PCB設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，測試驗(yàn)證環(huán)節(jié)等等;需要思量到系統(tǒng)中的每一個組成身分大概給信號質(zhì)量帶來的影響， 如過孔，電容，電感，阻抗，接插件等等;所有高速設(shè)計(jì)相關(guān)的問題也常被統(tǒng)稱為信號完整性(即SI，Signal Integrity)問題，SI是當(dāng)前硬件設(shè)計(jì)工程師們的一個最熱門的話題之一。和SI相關(guān)的兩個最為重要的事情是信號完整性仿真和信號完整性測試。信號 完整性仿真是指利用仿真軟件將芯片、信號傳輸鏈路的模子毗連到一起，舉辦劈頭的信號質(zhì)量的預(yù)測，信號完整性仿真中一個最為重要的模子是S參數(shù)模子，它常被 用來模仿傳輸線、過孔、接插件等的模子，在仿真之初S參數(shù)經(jīng)常是通過電磁場仿真軟件等仿真的要領(lǐng)得到，然后再用相應(yīng)的測試儀器如TDR、VNA以及力科新推出的新型專用于信號完整性規(guī)模的信號完整性網(wǎng)絡(luò)闡明儀SPARQ等舉辦測試驗(yàn)證。S參數(shù)模子貫串于整個信號完整性闡明進(jìn)程，它是一切信號完整性問題的心臟。

要害詞： 信號完整性 仿真 S參數(shù) 成立時(shí)間 保持時(shí)間

一、信號完整性的根基觀念

SI(Signal Integrity)是指傳輸系統(tǒng)在信號的傳輸進(jìn)程中保持信號的時(shí)域和頻域特性的本領(lǐng)。

在抱負(fù)環(huán)境下，信號在傳輸進(jìn)程中不該該產(chǎn)生任何的變革，可是真正抱負(fù)的傳輸通道是不存在的，實(shí)際環(huán)境是信號顛末一個非抱負(fù)的傳輸通道后會產(chǎn)生各 種百般的信號完整性問題。從信號質(zhì)量角度思量，主要有過沖、下沖、振鈴、反射等，信號質(zhì)量問題會導(dǎo)致吸收端芯片錯誤的鑒別吸收到的信號的邏輯特性，如將0 電平誤認(rèn)為是1電平，從而呈現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯誤，別的一方面是時(shí)序問題，主要表示為數(shù)據(jù)和時(shí)鐘之間的時(shí)序干系，如吸收端的時(shí)鐘信號和數(shù)據(jù)信號不滿意成立時(shí)間和 保持時(shí)間。

歸納綜合來說，信號完整性問題主要表示為兩個方面，一是信號質(zhì)量問題;二是時(shí)序問題(主要是成立時(shí)間和保持時(shí)間)。

1、信號質(zhì)量問題

2、時(shí)序問題

成立時(shí)間是指在時(shí)鐘沿到來之前的一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)必需要保持有效狀態(tài)(即高電平有效可能低電平有效)，時(shí)鐘沿和數(shù)據(jù)開始有效之間的這段時(shí)間即為成立時(shí)間值;保持時(shí)間是指在時(shí)鐘沿之后數(shù)據(jù)還必需保持一段有效狀態(tài)的時(shí)間，時(shí)鐘沿和數(shù)據(jù)開始失效之間的時(shí)間即為保持時(shí)間值。

當(dāng)前高機(jī)能示波器中都集成有成立時(shí)間和保持時(shí)間的專用丈量參數(shù)，如下圖所示的Lecroy示波器中的成立時(shí)間和保持時(shí)間丈量示例。

二、如何辦理信號完整性問題

當(dāng)前信號完整性工程師面臨信號完整性問題主要有兩個要領(lǐng)，一是信號完整性仿真，二是信號完整性測試。測試的目標(biāo)的一方面是驗(yàn)證系統(tǒng)最終的信號完整性機(jī)能，二是驗(yàn)證仿真功效的精確性。

信號完整性仿真是在系統(tǒng)做成實(shí)物之前對整個系統(tǒng)舉辦仿真，系統(tǒng)中各個部門利用等效的電路模子，如下圖5的高速背板系統(tǒng)可以等效為圖6的模子。芯片利用廠家提供的HSPICE模子可能IBIS模子來等效，通道(包羅接插件、過孔、傳輸線等)凡是利用S參數(shù)模子來等效。

通道的S參數(shù)模子可以通過仿真軟件提取獲得，在完成實(shí)物今后， 220UF 10V，再利用測試要領(lǐng)舉辦S參數(shù)的測試驗(yàn)證以及系統(tǒng)整體機(jī)能的驗(yàn)證，如測試高速信號的眼圖、發(fā)抖等。

由于硬件工程師無法改變芯片的模子，他們可以或許闡明研究的主要是整個鏈路的通道，而整個鏈路的通道響應(yīng)特性可以由S參數(shù)來權(quán)衡。S參數(shù)可以回響通 道中各個構(gòu)成身分的特性， 22UF 63V，如損耗、衰減、反射等。因此仿真中S參數(shù)的正確性將直接影響到仿真功效的正確性和可信性。因此，在系統(tǒng)完成后對S參數(shù)舉辦測試驗(yàn) 證長短常有須要的。

三、S參數(shù)可回響出所有的信號完整性問題