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此环节为高速数字信号之测量熊猫体育,于现代电子系统设计以及验证里属核心,因数据速率每每提升,信号完整性现已变为决定产品之成败性的关键要素。精确测量对此理论分析颇有干系,更对实际应用中的硬件稳定性与可靠性有着直接之影响。从串行总线再到内存接口,几乎全部高速数字设计皆不能离开精密测量技术用以确保信号质量。
为什么需要关注信号完整性
高速电路设计里,首要挑战是信号完整性问题,数字信号在传输路径上,遇到阻抗不连续时,会产生反射、振铃等现象,导致接收端没法正确识别逻辑状态,实际工程中,几毫米的布线差异,也可能引发明显的信号失真,进而致使系统出现间歇性故障 。
除了是反射此问题外,串扰仍是常见之信号完整性问题,当多条高速信号线并行布线之际,一条信号线上的能量会耦合至相邻线路,进而产生不期望的噪声熊猫直播,借助合理的布线间距、差分信号技术以及屏蔽措施,能够显著降低串扰影响,现代设计通常要求针对关键网络开展预先仿真以及后续测量验证,从而确保系统于实际工作里满足时序以及噪声容限要求。
如何选择合适测量设备
选择测量设备之际,首先得考量带宽需求,依据经验法则,测量设备的带宽应当是信号最高频率成分的1.8倍之上,针对上升时间为100ps的数字信号,要有至少18GHz带宽的示波器方可准确捕获信号细节,盲目选取低带宽设备会致使测量结果严重失真,无法呈现真实信号特征。
探头选择属于同样至关重要的范畴,不良的探头会摇身一变成为测量系统最为薄弱的环节,高阻抗无源探头虽说具备方便的特性,然而在GHz频率的状况下会招致大量的负载效应,针对高速信号测量这一情况而言,建议采用低负载容抗的有源探头或者差分探头,它们能够给予更高的带宽以及更低的电路负载,进而确保测量结果呈现出真实可靠的态势。
什么是眼图及其应用

眼图,是用于评估高速串行信号质量的直观工具,它借助叠加多个码元周期所形成的图形,来反映信号的时序以及幅度抖动情况,一张清晰睁开的眼图,意味着信号质量良好,而闭合的眼图,则预示着存在潜在的误码风险,在PCIe、USB等标准里,眼图模板测试属于强制性认证项目 。
工程师在分析眼图时,会关注眼高、眼宽、抖动等关键参数,通过这些参数能够预估系统的误码率性能,现代示波器一般内置眼图分析软件熊猫体育官方网站,该软件能干自动计算各项指标,还能判断是否通过模板测试,长期监测眼图变化,有助于发现系统的渐进性退化,可为预防性维护提供依据。
如何准确测量时序参数
建立时间,是同步数字系统里极为关键的时序参数之一,保持时间,同样是同步数字系统中很要紧的时序参数。测量建立时间,得捕获数据信号在时钟有效沿之前维持稳定的时间,而测量保持时间,要测量时钟有效沿之后数据保持平稳的时长。这些测量,要求精准确定时钟与数据信号的交叉点,但还需考虑探头延迟以及时钟抖动所带来的影响。
在进行测量时钟抖动这个操作的时候,得出的结果是需要区分随机抖动以及确定性抖动的,随机抖动一般呈现以概率密度分布的、被称为高斯分布的状态,它没有办法被消除掉,确定性抖动存在如同电源噪声、串扰等这样的特定来源,TIE测量属于分析抖动的常用方式,它能够表达出来这样的情况,即每个时钟边沿与理想位置之间存在偏差,深入地对抖动成分展开分析,能够起到帮助定位问题根源的作用,进而采取针对性的改进措施。
怎样进行电源完整性测量

信号完整性受电源完整性直接连累,尤其是于低电压、大电流的现代芯片里更显著。电源噪声会借由各种各样机制耦合至信号之道里引发时序擅抖和幅度之声响。测量电源之纹波及噪声得借助高频性探头,并且一定得以确保接地引线特别短,防止招致额外测量失误。
以非接触式测量的方式,使用近场探头能够定位PCB上特定的噪声源,此测量还具备识别电磁辐射热点的能力。借助频域分析,工程师得以识别噪声的频率成分,凭借这一识别进而追溯其来源。常见的电源完整性测量涵盖阻抗曲线分析,该分析借助矢量网络分析仪来测量电源分配网络的阻抗特性,以此确保其在全频段范围内都低于目标阻抗。
如何解决高速测量常见问题
测量系统接地存在不良状况,这是常见的误差来源,长的接地引线会把额外电感引入进来,进而致使波形出现振铃以及失真现象。针对高频测量而言,应当采用最短的接地路径,像探头自身所带的接地弹簧或者接地针那样。与此同时,要保证被测电路跟测量仪器处于共地状态,防止地电位差对测量精度产生影响。
去嵌技术是一种高级方法,用于解决测量系统的固有局限,通过测量或仿真获取探头、夹具和电缆的 S 参数后,从总体测量结果里 mathematically 移除这些无关组件的影响,以此还原被测点的真实信号,这种技术在测量封装内部、芯片焊盘等难以直接接触的点时尤为重要。
在您那高速数字设计项目里,碰到的最为棘手的信号完整性问题是啥,欢迎于评论区分享您的经验以及解决方案,要是觉着本文有帮助,那就请点赞并且分享给更多工程师同事。
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