多端口矩阵测试信号完整性分析信号完整性测试

传输线理论基础与特征阻抗

传输线理论实际是把电磁场转换为电路的分析来简化分析的手段，分布式元件的传输线 电路模型传输线由一段的RLGC元件组成。

为了更简便地分析传输线，引入特征阻抗的概念，由特征阻抗来进行信号传输的分析。 将传输线等效成分段电路模型后，可以用电路的理论来求解。

特征阻抗，或称特性阻抗，是衡量PCB上传输线的重要指标。PCB传输线的特征/ 特性阻抗不是直流电阻，它属于长线传输中的概念。

可以看到特征阻抗是一个在传输线的某个点上的瞬时入射电压与入射电流或者反射电 压与反射电流的比值。和传输阻抗的概念并不一致，传输阻抗是某个端口上总的电压和电流的 比值。只有在整个传输路径上阻抗完全匹配且没有反射存在的情况下，特征阻抗才等于传输阻 抗。 信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁完整性（EMI）三类性能分析技术。多端口矩阵测试信号完整性分析信号完整性测试

信号完整性是指保证信号在传输路径中受到少的干扰和失真以及在接收端能够正确解码。在高速数字系统中，信号完整性是保证系统性能和可靠性的关键因素。本文将介绍信号完整性的基础知识。

1. 信号完整性相关参数：

-上升时间：信号从低电平变为高电平所需的时间；-下降时间：信号从高电平变为低电平所需的时间；-瞬态响应：信号从一种状态切换到另一种状态时的响应；-带宽：信号能够通过的频率范围；-截止频率：信号频率响应的边缘频率，信号经过该频率时会有很大的衰减；-抖动：时钟信号在传输路径中存在的时间偏差；-串扰：信号在传输路径中相互干扰的现象；-辐射干扰：高速电路产生的电磁辐射干扰其他电路的现象； PCI-E测试信号完整性分析配件信号完整性测试有波形测试、眼图测试、抖动测试；

2、串扰在PCB中，串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁能量通过互容和互感耦合对相邻的传输线产生的不期望的噪声干扰，它是由不同结构引起的电磁场在同一区域里的相互作用而产生的。互容引发耦合电流，称为容性串扰；而互感引发耦合电压，称为感性串扰。在PCB上，串扰与走线长度、信号线间距，以及参考地平面的状况等有关。

3、信号延迟和时序错误信号在PCB的导线上以有限的速度传输，信号从驱动端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。过多的信号延迟或者信号延迟不匹配可能导致时序错误和逻辑器件功能混乱。信号完整性分析的高速数字系统设计分析不仅能够有效地提高产品的性能，而且可以缩短产品开发周期，降低开发成本。在数字系统向高速、高密度方向发展的情况下，掌握这一设计利器己十分迫切和必要。在信号完整性分析的模型及计算分析算法的不断完善和提高上，利用信号完整性进行计算机设计与分析的数字系统设计方法将会得到很、很的应用。

   一项是信号完整性测试，特别是对于高速信号，信号完整性测试尤为关键。完整性的测试手段种类繁多，有频域，也有时域的，还有一些综合性的手段，比如误码测试。不管是哪一种测试手段，都存在这样那样的局限性，它们都只是针对某些特定的场景或者应用而使用。只有选择合适测试方法，才可以更好地评估产品特性。下面是常用的一些测试方法和使用的仪器。（1）波形测试使用示波器进行波形测试，这是信号完整性测试中常用的评估方法。主要测试波形幅度、边沿和毛刺等，通过测试波形的参数，可以看出幅度、边沿时间等是否满足器件接口电平的要求，有没有存在信号毛刺等。波形测试也要遵循一些要求，比如选择合适的示波器、测试探头以及制作好测试附件，才能够得到准确的信号。数字信号完整性测试进行分析；

信号完整性的设计方法（步骤）

掌握信号完整性问题的相关知识；系统设计阶段采用规避信号完整性风险的设计方案，搭建稳健的系统框架；对目标电路板上的信号进行分类，识别潜在的SI风险，确定SI设计的总体原则；在原理图阶段，按照一定的方法对部分问题提前进行SI设计；PCB布线阶段使用仿真工具量化信号的各项性能指标，制定详细SI设计规则；PCB布线结束后使用仿真工具验证信号电源等网络的各项性能指标，并适当修改。

设计难点信号

质量的各项特征：幅度、噪声、边沿、延时等。SI设计的任务就是识别影响这些特征的因素。难点1：影响信号质量的因素非常多，这些因素有时相互依赖、相互影响、交叉在一起，抑制了某一因素可能会导致其他方面因素的恶化，所有需要对各因素反复权衡，做出系统化的综合考虑；难点2：有些影响信号传输的因素是可控的，而有些是不可控的。 克劳德高速数字信号的测试,主要目的是对其进行信号完整性分析；多端口矩阵测试信号完整性分析信号完整性测试

信号完整性分析的传输线理论；多端口矩阵测试信号完整性分析信号完整性测试

数字信号频域分量经过随频率升高损耗加大的传输路径时，接收端收到 的各个频率分量，可以看到，如果这些频率分量要成原来的数字信号的样子，其频谱应 该如虚线所示，而实际上经过传输线后的频谱如实线所示，从而造成信号畸变，从信号眼图 上看眼睛会闭合。

加重（De-Emphasis）和预加重（Pre-Emphasis）的示意图,也就是在发送信 号时降低低频分量或提高高频分量来补偿传输线对不同频率下损耗不一致的影响，使得接收 端的频谱分布和原来想要传输的信号基本一致。 多端口矩阵测试信号完整性分析信号完整性测试