信号完整性初步分析

　　信号在信号线上的质量，是信号在电路中能以正确的时序和电压作出响应的能力叫做信号完整性(Signal Integrity)简称SI，    集成电路芯片(IC)或逻辑器件的开关速度高，端接元件的布局不正确或高速信号的错误布线等都会引起如反射(reflection)、串扰(crosstalk)、过冲(overshoot)、欠冲(undershoot)、振铃(ringing)等信号完整性问题，从而可能使系统输出不正确的数据，电路工作不正常甚至完全不工作．

　　PCB的信号完整性与设计    在PCB的设计中，PCB设计人员需要把元器件的布局、布线及每种情况下应采用的何种SI问题解决方法综合起来，才能更好地解决PCB板的信号完整性问题．在某些情况下IC的选择能决定SI问题的数量和严重性．开关时间或边沿速率是指IC状态转换的速率，IC边沿速率越快，出现SI问题的可能性越高，正确地端接器件就很重要．     PCB设计中减少信号完整性问题常用的方法是在传输线上增加端接元器件．在端接过程中，要权衡元器件数量、信号开关速度和电路功耗三方面的要求．例如增加端接元器件意味着PCB设计人员可用于布线的空间更少，而且在布局处理的后期增加端接元器件会更加困难，因为必须为新的元件和布线留出相应的空间．因此在PCB布局初期就应当搞清楚是否需要放置端接元器件．

　　信号完整性设计的一般准则

　　如何合理设计电流的分配?尤其是电/地层中电流的分配设计十分困难，而总电流在PCB板中的分配如果不均匀，会直接明显地影响PCB板的不稳定工作．

　　如何设计多种类的电源分块系统?如3.3V、2.5V、3V、1.8V、5V、12V等等．电源层的合理分割和共地问题是PCB是否稳定的一个十分重要的因素．

　　如何配置退耦电容?利用退耦电容来消除噪声是常用的手段，但如何确定其电容量?电容放置在什么位置?采用什么类型的电容等?

　　如何消除地弹噪声?地弹噪声是如何影响和干扰有用信号的?

　　回路(Return Path)噪声如何消除?很多情况下，回路设计不合理是电路不工作的关键，而回路设计往往是工程师最束手无策的工作．

　　PCB的层数如何定义?包括采用多少层?各个层的内容如何安排最合理?如应该有几层信号层、电源层和地层，信号层与地层如何交替排列等．

　　常见的如过冲、欠冲、振铃、传输线时延、阻抗匹配、串扰、毛刺等有关信号畸变的问题，但这些问题和上述问题是不可分割的，它们之间是因果关系．

　　2．确保信号完整性的PCB板设计准则

　　SI和EMC专家在PCB布线之前要进行仿真和计算，然后，PCB板设计就可以遵循一系列非常严格的设计规则，在有疑问的地方，可以增加端接元器件，从而获得尽可能多的SI安全裕量．

　　电源完整性(PI)与信号完整性(SI)是密切关联的，电源完整性直接影响最终PCB板的信号完整性．而且很多情况下，影响信号畸变的主要原因是电源系统．

　　信号完整性(SI)问题解决得越早，设计的效率就越高，从而可避免在电路板设计完成之后才增加端接元器件．

　　EMC设计目前主要采用设计规则检查方式，很重要的一点，就是企业必须逐步建立和完善适合企业特定领域产品的设计规范，形成一整套的EMC设计规则集．这些在国外的大公司非常普及，如三星和SONY．这些规则由人或者EDA软件来检查核对．

　　随着IC输出开关速度的提高，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题．即使过去没有遇到SI问题，但是随着电路工作频率的提高，一定会遇到信号完整性的问题．