48個必須知道的高速電路設(shè)計基本概念

1、信號完整性（Signal Integrity）：就是指電路系統(tǒng)中信號的質(zhì)量，如果在要求的時間內(nèi)，信號能不失真地從源端傳送到接收端，我們就稱該信號是完整的。

2、傳輸線（Transmission Line）：由兩個具有一定長度的導體組成回路的連接線，我們稱之為傳輸線，有時也被稱為延遲線。

3、集總電路（Lumped circuit）：在一般的電路分析中，電路的所有參數(shù)，如阻抗、容抗、感抗都集中于空間的各個點上，各個元件上，各點之間的信號是瞬間傳遞的，這種理想化的電路模型稱為集總電路。

4、分布式系統(tǒng)(Distributed System)：實際的電路情況是各種參數(shù)分布于電路所在空間的各處，當這種分散性造成的信號延遲時間與信號本身的變化時間相比已不能忽略的時侯，整個信號通道是帶有電阻、電容、電感的復雜網(wǎng)絡(luò)，這就是一個典型的分布參數(shù)系統(tǒng)。

5、上升 / 下降時間（Rise/Fall Time）：信號從低電平跳變?yōu)楦唠娖剿枰臅r間，通常是量度上升 / 下降沿在 10%-90%電壓幅值之間的持續(xù)時間，記為 Tr。

6、截止頻率（Knee Frequency）：這是表征數(shù)字電路中集中了大部分能量的頻率范圍（0.5/Tr），記為 Fknee，一般認為超過這個頻率的能量對數(shù)字信號的傳輸沒有任何影響。

7、特征阻抗（Characteristic Impedance）：交流信號在傳輸線上傳播中的每一步遇到不變的瞬間阻抗就被稱為特征阻抗，也稱為浪涌阻抗，記為 Z0?？梢酝ㄟ^傳輸線上輸入電壓對輸入電流的比率值(V/I)來表示。

8、傳輸延遲（Propagation delay）：指信號在傳輸線上的傳播延時，與線長和信號傳播速度有關(guān)，記為 tPD。

9、微帶線（Micro-Strip）：指只有一邊存在參考平面的傳輸線。

10、帶狀線（Strip-Line）：指兩邊都有參考平面的傳輸線。

11、趨膚效應(yīng)（Skin effect）：指當信號頻率提高時，流動電荷會漸漸向傳輸線的邊緣靠近，甚至中間將沒有電流通過。與此類似的還有集束效應(yīng)，現(xiàn)象是電流密集區(qū)域集中在導體的內(nèi)側(cè)。

12、反射（Reflection）：指由于阻抗不匹配而造成的信號能量的不完全吸收，發(fā)射的程度可以有反射系數(shù)ρ表示。

13、過沖 / 下沖（Over shoot/under shoot）：過沖就是指接收信號的第一個峰值或谷值超過設(shè)定電壓——對于上升沿是指第一個峰值超過最高電壓；對于下降沿是指第一個谷值超過最低電壓，而下沖就是指第二個谷值或峰值。

14、振蕩：在一個時鐘周期中,反復的出現(xiàn)過沖和下沖,我們就稱之為振蕩。振蕩根據(jù)表現(xiàn)形式可分為振鈴（Ringing）和環(huán)繞振蕩，振鈴為欠阻尼振蕩,而環(huán)繞振蕩為過阻尼振蕩。

15、匹配（Termination）：指為了消除反射而通過添加電阻或電容器件來達到阻抗一致的效果。因為通常采用在源端或終端，所以也稱為端接。

16、振鈴：1、振鈴效應(yīng)（Ringingeffect）就是影響復原圖像質(zhì)量的眾多因素之一，其典型表現(xiàn)是在圖像灰度劇烈變化的臨域出現(xiàn)類吉布斯（Gibbs）分布的震蕩。2、振鈴現(xiàn)象，來源于變壓器漏感和寄生電容引起的阻尼振蕩。由于變壓器的初級有漏感，當電源開關(guān)管由飽和導通到截止關(guān)斷時會產(chǎn)生反電動勢，反電動勢又會對變壓器初級線圈的分布電容進行充放電，從而產(chǎn)生阻尼振蕩，即產(chǎn)生振鈴。變壓器初級漏感產(chǎn)生反電動勢的電壓幅度一般都很高，其能量也很大，如不采取保護措施，反電動勢一般都會把電源開關(guān)管擊穿，同時反電動勢產(chǎn)生的阻尼振蕩還會產(chǎn)生很強的電磁輻射，不但對機器本身造成嚴重干擾，對機器周邊環(huán)境也會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。

17、串擾：串擾是指當信號在傳輸線上傳播時，因電磁耦合對相鄰的傳輸線產(chǎn)生的不期望的電壓噪聲干擾，這種干擾是由于傳輸線之間的互感和互容引起的。

18、信號回流（Return current）：指伴隨信號傳播的返回電流。

19、自屏蔽（Self shielding）：信號在傳輸線上傳播時，靠大電容耦合抑制電場，靠小電感耦合抑制磁場來維持低電抗的方法稱為自屏蔽。

20、前向串擾（Forward Crosstalk）：指干擾源對犧牲源的接收端產(chǎn)生的第一次干擾，也稱為遠端干擾(Far-end crosstalk)。

21、后向串擾（Forward Crosstalk）：指干擾源對犧牲源的發(fā)送端產(chǎn)生的第一次干擾，也稱為近端干擾(Near-end crosstalk)。

22、屏蔽效率（SE）：是對屏蔽的適用性進行評估的一個參數(shù)，單位為分貝。吸收損耗：吸收損耗是指電磁波穿過屏蔽罩的時候能量損耗的數(shù)量。

23、反射損耗：反射損耗是指由于屏蔽的內(nèi)部反射導致的能量損耗的數(shù)量，他隨著波阻和屏蔽阻抗的比率而變化。

24、校正因子：表示屏蔽效率下降的情況的參數(shù)，由于屏蔽物吸收效率不高，其內(nèi)部的再反射會使穿過屏蔽層另一面的能量增加，所以校正因子是個負數(shù)，而且只使用于薄屏蔽罩中存在多個反射的情況分析。

25、差模 EMI：傳輸線上電流從驅(qū)動端流到接收端的時候和它回流之間耦合產(chǎn)生的 EMI，就叫做差模 EMI。

26、共模 EMI：當兩條或者多條傳輸線以相同的相位和方向從驅(qū)動端輸出到接收端的時候，就會產(chǎn)生共模輻射，既共模 EMI。

27、發(fā)射帶寬：即最高頻率發(fā)射帶寬，當數(shù)字集成電路從邏輯高低之間轉(zhuǎn)換的時候，輸出端產(chǎn)生的方波信號頻率并不是導致 EMI 的唯一成分。該方波中包含頻率范圍更寬廣的正弦諧波分量，這些正弦諧波分量是工程師所關(guān)心的 EMI 頻率成分，而最高的 EMI 頻率也稱為 EMI 的發(fā)射帶寬。

28、電磁環(huán)境：存在于給定場所的所有電磁現(xiàn)象的總和。

29、電磁騷擾：任何能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對有生命或者無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。

30、電磁干擾：電磁騷擾引起設(shè)備、傳輸通道和系統(tǒng)性能的下降。

31、電磁兼容性：設(shè)備或者系統(tǒng)在電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

32、系統(tǒng)內(nèi)干擾：系統(tǒng)中出現(xiàn)由本系統(tǒng)內(nèi)部電磁騷擾引起的電磁干擾。

33、系統(tǒng)間干擾：有其他系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾對一個系統(tǒng)造成的電磁干擾。

34、靜電放電：具有不同靜電電位的物體相互接近或者接觸時候而引起的電荷轉(zhuǎn)移。

35、建立時間（Setup Time）：建立時間就是接收器件需要數(shù)據(jù)提前于時鐘沿穩(wěn)定存在于輸入端的時間。

34、保持時間（Hold Time）：為了成功的鎖存一個信號到接收端，器件必須要求數(shù)據(jù)信號在被時鐘沿觸發(fā)后繼續(xù)保持一段時間，以確保數(shù)據(jù)被正確的操作。這個最小的時間就是我們說的保持時間。

36、飛行時間（Flight Time）：指信號從驅(qū)動端傳輸?shù)浇邮斩耍⑦_到一定的電平之間的延時，和傳輸延遲和上升時間有關(guān)。

37、Tco：是指器件的輸入時鐘邊緣觸發(fā)有效到輸出信號有效的時間差，這是信號在器件內(nèi)部的所有延遲總和，一般包括邏輯延遲和緩沖延遲。緩沖延遲（buffer delay）：指信號經(jīng)過緩沖器達到有效的電壓輸出所需要的時間

38、抖動（Jitter）：信號的某特定時刻從其理想時間位置上的短期偏離為抖動。

39、時鐘抖動（Clock Jitter）：時鐘抖動是指時鐘觸發(fā)沿的隨機誤差，通?？梢杂脙蓚€或多個時鐘周期之間的差值來量度，這個誤差是由時鐘發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生的，和后期布線沒有關(guān)系。

40、時鐘偏移（Skew）：是指由同樣的時鐘產(chǎn)生的多個子時鐘信號之間的延時差異。

假時鐘: 假時鐘是指時鐘越過閾值(threshold)無意識地改變了狀態(tài)(有時在 VIL 或 VIH 之間)。通常由于過分的下沖(undershoot)或串擾(crosstalk)引起。

41、電源完整性(Power Integrity)： 指電路系統(tǒng)中的電源和地的質(zhì)量。

42、同步開關(guān)噪聲（Simultaneous Switch Noise）：指當器件處于開關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生瞬間變化的電流（di/dt），在經(jīng)過回流途徑上存在的電感時，形成交流壓降，從而引起噪聲，簡稱 SSN。也稱為Δi 噪聲。

43、地彈（Ground Bounce）：指由于封裝電感而引起地平面的波動，造成芯片地和系統(tǒng)地不一致的現(xiàn)象。同樣，如果是由于封裝電感引起的芯片和系統(tǒng)電源差異，就稱為電源反彈（Power Bounce）。

44、PLL, Phase Locked Loops,鎖相環(huán)路，是一種反饋控制系統(tǒng)，也是閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)，其輸出信號的頻率跟蹤輸入信號的頻率。當輸出信號頻率與輸入信號頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值。它由鑒相器(PD, Phase Detector)、環(huán)路濾波器(LP, Loops Filter)、和壓控振蕩器(VCO, Voltage Control Oscillator)三部分組成。

45、CRU(Clock Recovery Unit)，時鐘恢復單元, 當需要測試一個高速串行信號眼圖時，需要一個時鐘恢復單元，從被測信號中恢復出 . 事實上，一個真實的高速器件內(nèi)部就有一個時鐘恢復單元

46、ISI: Inter-Symbol interference 碼間干擾，不同長度的連續(xù)“1”與“0”在帶寬有限的系統(tǒng)中受到不同的衰減，導致長連續(xù)的“1”或“0”到達比短“1”與短“0”更高的電平，在接續(xù)這些長“1”或長“0”后的跳變，信號需要比短“1”與短“0”更多的時間才能到達門限電平，這些時間上的偏離就導致信號的抖動，不同長短“1”與“0”之間的干擾導致數(shù)據(jù)相關(guān)抖動即 ISI。

47、DCD: Data dependant distortion 數(shù)據(jù)信賴失真（占空比失真），因上升沿速率與下降沿速率的不對稱性所造成的時鐘周期上的偏離，即占空比失真。

48、眼圖，是一些列數(shù)字信號在示波器上累積而顯示的圖形。它包含豐富的信息，體現(xiàn)了數(shù)字信號的整體特征，能夠很好的評估數(shù)字信號的品質(zhì)，因而眼圖分析是高速互聯(lián)系統(tǒng)信號完整性分析的核心。

審核編輯 黃昊宇