山东USB测试信号完整性分析

信号的能量大部分集中在信号带宽以下，意味着我们在考虑这个信号的传输效应时， 主要关注比较高频率可以到信号的带宽。

所以，假如在数字信号的传输过程中可以保证在信号的带宽（0.35亿）以下的频率分量（模 拟信号）经过互连路径的质量，则我们可以保证接收到比较完整的数字信号。

然而，我们会在下面看到在考虑信号完整性问题时由于传输路径阻抗不连续对信号的反 射，损耗随频率的增加而增加的特性等因素，这些频率分量在传输时会有畸变，从而造成接 收到的各个频率的分量叠加在时并不能完全保证复现原有的时域的数字信号。 100条使信号完整性问题小化的通用设计原则；山东USB测试信号完整性分析

时域数字信号转换得到的频域信号如果起来，则可以复现原来的时域信号。如图1・2 所示描绘了直流频率分量加上基频频率分量与直流频域分量加上基频和3倍频频率分量，以 及5倍频率分量成的时域信号之间的差别，我们可以看到不同频域分量的所造成的时域信号边沿的差别。频域里包含的频域分量越多，这些频域分量成的时域信号越接近 真实的数字信号，高频谐波分量主要影响信号边沿时间，低频的分量影响幅度。当然，如果 时域数字信号转变岀的一个个频率点的正弦波都叠加起来，则可以完全复现原来的时域 数字信号。其中复原信号的不连续点的震荡被称为吉布斯震荡现象。山东USB测试信号完整性分析什么是信号完整性分析？

波形测试

首先是要求主机和探头一起组成的带宽要足够。基本上测试系统的带宽是测试信号带宽的3倍以上就可以了。实际使用中，有一些工程师随便找一些探头就去测试，甚至是A公司的探头插到B公司的示波器去，这种测试很难得到准确的结果。波形测试是信号完整性测试中常用的手段，一般是使用示波器进行，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。由于示波器是极为通用的仪器，几乎所有的硬件工程师都会使用，但并不表示大家都使用得好。波形测试也要遵循一些要求，才能够得到准确的信号。

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； 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。

要想得到零边沿时间的理想方波，理论上是需要无穷大频率的频率分量。如果比较高只考 虑到某个频率点处的频率分量，则来出的时域波形边沿时间会蜕化，会使得边沿时间增大。

如，一个频率为500MHz的理想方波，其5次谐波分量是2500M,如果把5次谐波以 内所有分量成时域信号，贝U其边沿时间大概是0.35/2500M=0.14ns,即140ps。

我们可以把数字信号假设为一个时间轴上无穷的梯形波的周期信号，它的傅里叶变换。

对应于每个频率点的正弦波的幅度，我们可以勾勒出频谱包络线. 高速电路信号完整性分析；山东USB测试信号完整性分析

克劳德实验室信号完整性测试系统平台；；山东USB测试信号完整性分析

数字信号的时域和频域

数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界，频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段，时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。

假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号，其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。

可见对于理想方波，其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率)，也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。 山东USB测试信号完整性分析