串?dāng)_和反射影響信號(hào)的完整性

定義：信號(hào)完整性（Signal Integrity,簡(jiǎn)稱(chēng)SI）是指在信號(hào)線(xiàn)上的信號(hào)質(zhì)量。差的信號(hào)完整性不是由某一單一因素導(dǎo)致的，而是板級(jí)設(shè)計(jì)中多種因素共同 引起的。當(dāng)電路中信號(hào)能以要求的時(shí)序、持續(xù)時(shí)間和電壓幅度到達(dá)接收端時(shí)，該電路就有很好的信號(hào)完整性。當(dāng)信號(hào)不能正常響應(yīng)時(shí)，就出現(xiàn)了信號(hào)完整性問(wèn)題。

信號(hào)完整性包含：

1、波形完整性（Waveform integrity）

2、時(shí)序完整性（Timing integrity）

3、電源完整性（Power integrity）

信號(hào)完整性分析的目的就是用最小的成本，最快的時(shí)間使產(chǎn)品達(dá)到波形完 整性、時(shí)序完整性、電源完整性的要求。

我們知道：電源不穩(wěn)定、電源的干擾、信號(hào)間的串?dāng)_、信號(hào)傳輸過(guò)程中的反射，這些都會(huì)讓信號(hào)產(chǎn)生畸變，看下面這張圖，你就會(huì)知道理想的信號(hào)，經(jīng)過(guò)：反射、串?dāng)_、抖動(dòng)，最后變成什么鬼。

如果你的示波器測(cè)試上這樣的信號(hào)，你一定會(huì)問(wèn)，為什么會(huì)這樣，怎么去解決。

首先我們說(shuō)一下反射：

反射－－初始波

當(dāng)驅(qū)動(dòng)器發(fā)射一個(gè)信號(hào)進(jìn)入傳輸線(xiàn)時(shí)，信號(hào)的幅值取決于電壓、緩沖器的內(nèi)阻和傳輸線(xiàn)的阻抗。驅(qū)動(dòng)器端看到的初始電壓決定于內(nèi)阻和線(xiàn)阻抗的分壓。

反射系數(shù)

其中-1≤ρ≤1

當(dāng)ρ=0時(shí)無(wú)反射發(fā)生

當(dāng)ρ=1(Z2=∞，開(kāi)路)時(shí)發(fā)生全正反射

當(dāng)ρ=-1(Z2=0，短路)時(shí)發(fā)生全負(fù)反射

初始電壓，是源電壓Vs（2V）經(jīng)過(guò)Zs（25歐姆）和傳輸線(xiàn)阻抗（50歐姆）分壓。

Vinitial=1.33V

后續(xù)的反射率按照反射系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算

源端的反射率，是根據(jù)源端阻抗（25歐姆）和傳輸線(xiàn)阻抗（50歐姆）根據(jù)反射系數(shù)公式計(jì)算為-0.33；

終端的反射率，是根據(jù)終端阻抗（無(wú)窮大）和傳輸線(xiàn)阻抗（50歐姆）根據(jù)反射系數(shù)公式計(jì)算為1；

我們按照每次反射的幅度和延時(shí)，在最初的脈沖波形上進(jìn)行疊加就得到了這個(gè)波形，這也就是為什么，阻抗不匹配造成信號(hào)完整性不好的原因。

由于連接的存在、器件管腳、走線(xiàn)寬度變化、走線(xiàn)拐彎、過(guò)孔會(huì)使得阻抗不得不變化。所以反射也就不可避免。

電壓后者電流有變化，自然就會(huì)往外輻射電磁波。

串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線(xiàn)上傳播時(shí)，因電磁耦合對(duì)相鄰的傳輸線(xiàn)產(chǎn)生的不期望的電壓噪聲。

串?dāng)_是由電磁耦合引起的，耦合分為容性耦合和感性耦合兩種。

容性耦合是由于干擾源（Aggressor）上的電壓變化在被干擾對(duì)象（Victim）上引起感應(yīng)電流從而導(dǎo)致的電磁干擾；而感性耦合則是由于干擾源上的電流變化產(chǎn)生的磁場(chǎng)在被干擾對(duì)象上引起感應(yīng)電壓從而導(dǎo)致的電磁干擾。因此，信號(hào)通過(guò)一導(dǎo)體時(shí)會(huì)在相鄰的導(dǎo)體上引起兩類(lèi)不同的噪聲信號(hào)：容性耦合信號(hào)和感性耦合信號(hào)。

感性耦合：

容性耦合：

審核編輯：湯梓紅