0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

构建系统思维:信号完整性,看这一篇就够了!

PCB学习酱 来源:PCB学习酱 作者:PCB学习酱 2024-03-05 17:16 次阅读

信号完整性(SignalIntegrity,SI)在电子工程领域中具有极其重要的意义,也是现代电子设计的核心考量因素之一,尤其在高速PCB设计集成电路设计、通信系统设计等领域,对保证系统性能和功能实现起着决定性的作用。

本文将从基础概念到实际应用,为工程师们提供清晰的指引,并深入探讨信号完整性的重要性、所需的专业知识,以及所用到的相关软件工具等。

通过本文希望工程师们能够更系统地了解信号完整性,并将其应用于实际产品设计,从而提升产品的性能和稳定性。

一、信号完整性概述

信号完整性,简而言之,是确保信号从发送端准确无误地传递到接收端的能力。在理想状态下,信号经过传输线后,接收端应能清晰识别其高低电平。但在现实电子产品中,信号在传输过程中常受到各种因素的影响,如整个通道上的电阻电容连接器、传输线本身以及发送和接收端芯片的特性。这些因素可能导致信号发生变化或失真,这种失真即为信号完整性问题。对于信号完整性工程师而言,理解并应对这些影响因素是确保电子产品性能稳定的关键

二、硬件的基石

信号完整性在硬件设计中占据核心地位,它不仅仅局限于硬件电路的设计,而是贯穿整个系统设计的始终。电路原理设计是确保高速电路信号完整性的关键环节,包括电路系统、原理框图及具体电路的设计。信号完整性工程师必须精通这些基本技能,以实现系统设计的目标。简言之,电路原理设计在确保信号在传输过程中保持其原始特性,从而确保系统稳定、可靠地运行。

wKgaomXm3siADzxfAABC7ifsQhY451.png

三、总线协议指引

对于信号完整性工程师而言,总线协议是不可或缺的基础知识。它不仅是信号传输的依据,也是评估信号是否满足设计要求的准则。工程师的所有努力,若不符合总线协议的要求,便失去了意义。因此,深入理解总线协议是每位信号完整性工程师的必备素质,它指引着工程师确保信号在传输过程中的完整性和准确性。

wKgZomXm3tSALPGLAACMYrOGWRQ800.png

四、PCB布局关键

1、确保PCB设计品质

高速电路威廉希尔官方网站 的发展简化了原理方案设计。然而,即便在相同的CPU和外围电路下,不同公司或同一公司的不同产品性能仍有显著差异,这源于PCB设计的差异。优秀的PCB设计需确保模块连通、性能优化、兼容性测试通过,并符合生产工艺。其中,信号完整性是PCB布局的关键,影响信号传输质量和稳定性。因此,PCB设计过程中必须充分考虑信号完整性,以确保产品性能与品质。

wKgZomXm3ueAB1e1AADOTV2-BzA579.png

2、生产工艺的重要性

生产工艺是确保产品从设计走向量产的关键环节,它对信号完整性有着不容忽视的影响。不同的生产工艺会导致线路板上的电阻、电容等参数发生变化,从而影响信号的传输质量和稳定性。因此,在PCB设计阶段,预测和评估生产工艺对信号完整性的影响至关重要。

华秋DFM可制造性检查软件,正是为解决这一问题而设计的。他全面检查设计文件,评估其实际生产中的制成能力,它精准评估叠层计算阻抗,确保信号完整性。工程师借此软件在设计初期即识别并解决潜在制造问题,保障设计的可制造性与信号稳定性。这不仅降低了生产成本,更显著提升了产品质量与可靠性。

wKgZomXm3u-AVvyfAAcYJtyGDhM008.png

五、PCB材料之选

PCB作为电子元器件互连的载体,其材料选择对高速电路的信号完整性至关重要。材料的特性直接影响信号是否满足设计要求。面对种类繁多的PCB材料,选择符合产品设计的材料成为信号完整性工程师的重要任务。正确选材,确保信号稳定传输,是提升产品质量与性能的关键一环。

wKgZomXm3vuAb6NOAAF1EnOj4IQ943.png

六、高速互连器件

信号完整性,这一涵盖广泛的概念,其核心在于电路与方案的整体设计。而高速互连器件,如发送/接收芯片、连接器及线缆等,是确保信号质量的不可或缺的部分。对高速互连器件的深入了解和熟悉至关重要,包括其性能、成本、工艺参数、封装及供应商质量等全面考量。这是确保信号完整性,提升产品性能的关键所在。

wKgaomXm3wSAKn6kAASaCXeFrQU841.png

七、精通测试测量

产品研发中,测试与测量是不可或缺的一环。信号完整性工程师需精通实时示波器、采样示波器、网络分析仪等基础设备,以及误码分析仪、协议分析仪等高阶工具。熟练使用这些设备,是定位产品问题的关键,也是设计优质产品的前提。此外,烙铁、热风枪等基本工具的运用同样重要。掌握全面的测试测量技能,是确保信号完整性、提升产品质量的必由之路。

wKgZomXm3w2AYhgMAAYc0erN-7M386.png

八、解决问题能力

​对于信号完整性工程师而言,仿真和测试只是手段,真正的核心是分析和解决问题的能力。现代工程师能轻松获取波形曲线,但理解其背后的意义和问题才是关键。例如,面对非单调波形,首先要识别其存在,随后深入分析原因:是测试设备未校准、人为因素、测试点选择不当,还是芯片或传输线问题等……准确诊断后,才能采取有效措施。因此,分析和解决问题的能力是信号完整性工程师不可或缺的核心能力。

wKgZomXm3xaAWaTmAAJNzDuNrbs650.png

九、仿真软件助力

提高设计效率、缩短研发周期、迅速推向市场是信号完整性工作的关键。在产品设计初期,利用仿真软件如ADS、Ansys designer、HFSS、SIwave、Hspice、Hyperlynx、Sigrity等,对关键信号进行interwetten与威廉的赔率体系 ,有助于研发人员全面评估潜在风险并最小化之。熟悉至少一种仿真软件,能显著增强设计信心,提升工程师工作效率。

wKgaomXm3yCADtbqAASjhQdjp5I976.png

在探索信号完整性的旅程中,以上为大家系统地梳理了其在硬件设计中的核心地位。从总线协议到PCB设计,从材料选择到高速互连器件的理解,每一个环节都彰显着信号完整性的重要性。而测试测量与仿真软件的应用,更是为信号完整性提供了有力的保障。信号完整性将持续引领硬件设计的发展,为创造更稳定、更高效的电子产品奠定坚实基础。

文中提到的华秋DFM软件可以有效帮助大家验证和学习,通过检查设计规则,以确保生产出的PCB能够满足电气性能要求,比如分析设计中的线宽、线距、过孔尺寸、层叠结构等与信号传输质量密切相关的参数,从而间接地保证信号的完整性。而在提升PCB制造质量和效率的过程中,对于保证信号完整性的设计原则起到了辅助检查和预防性纠错的作用,有助于减少后期因设计缺陷导致的信号完整性问题。


华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件,拥有500万+元件库,可轻松高效完成装配分析。其PCB裸板的分析功能,开发了19大项,52细项检查规则,PCBA组装的分析功能,开发了10大项,234细项检查规则

基本可涵盖所有可能发生的制造性问题,能帮助设计工程师在生产前检查出可制造性问题,且能够满足工程师需要的多种场景,将产品研制的迭代次数降到最低,减少成本。

wKgZomXV-8aAbPS9AAEJMS4Muac528.png

华秋DFM软件下载地址(复制到电脑浏览器打开):

https://dfm.elecfans.com/dl/software/hqdfm.zip?from=fsyzlh


● 微信搜索【华秋DFM】公众号,关注获取最新可制造性干货合集

审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 仿真
    +关注

    关注

    50

    文章

    4071

    浏览量

    133553
  • PCB设计
    +关注

    关注

    394

    文章

    4683

    浏览量

    85555
  • 信号完整性
    +关注

    关注

    68

    文章

    1405

    浏览量

    95458
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    听懂什么是信号完整性

    2024年12月20日14:00-16:00中星联华科技将举办“高速信号完整性分析与测试”-“码”上行动系列线上讲堂线上讲堂。本期会议我们将为大家介绍高速串行总线传输基本框架,什么是信号完整性
    的头像 发表于 12-15 23:33 116次阅读
    听懂什么是<b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>完整性</b>

    GND与信号完整性的关系

    在现代电子系统中,信号完整性是设计和性能的关键因素。信号完整性问题可能导致数据传输错误、系统性能
    的头像 发表于 11-29 15:17 259次阅读

    信号完整性信号一致性你还不知道吗?#示波器 #信号完整性

    信号完整性
    安泰仪器维修
    发布于 :2024年09月25日 17:59:54

    高速电路中的信号完整性和电源完整性研究

    高速电路中的信号完整性和电源完整性研究
    发表于 09-25 14:44 0次下载

    高速高密度PCB信号完整性与电源完整性研究

    高速高密度PCB信号完整性与电源完整性研究
    发表于 09-25 14:43 5次下载

    高速PCB信号完整性分析及硬件系统设计中的应用

    电子发烧友网站提供《高速PCB信号完整性分析及硬件系统设计中的应用.pdf》资料免费下载
    发表于 09-21 14:11 2次下载

    高速PCB信号完整性设计与分析

    高速PCB信号完整性设计与分析
    发表于 09-21 11:51 0次下载

    高速PCB的信号完整性、电源完整性和电磁兼容研究

    电子发烧友网站提供《高速PCB的信号完整性、电源完整性和电磁兼容研究.pdf》资料免费下载
    发表于 09-19 17:37 0次下载

    信号完整性设计落到实处

    ses信号完整性(SI)和电源完整性(PI)是PCB设计的关键,无论板速如何。仿真和指导原则虽有帮助,但难以覆盖所有风险点。于博士的课程将系统信号
    的头像 发表于 08-30 12:29 340次阅读
    把<b class='flag-5'>信号</b><b class='flag-5'>完整性</b>设计落到实处

    信号完整性与电源完整性-电源完整性分析

    电子发烧友网站提供《信号完整性与电源完整性-电源完整性分析.pdf》资料免费下载
    发表于 08-12 14:31 41次下载

    信号完整性与电源完整性-差分对的特性

    电子发烧友网站提供《信号完整性与电源完整性-差分对的特性.pdf》资料免费下载
    发表于 08-12 14:28 1次下载

    信号完整性与电源完整性-信号的串扰

    电子发烧友网站提供《信号完整性与电源完整性-信号的串扰.pdf》资料免费下载
    发表于 08-12 14:27 0次下载

    信号完整性与电源完整性章 概论

    电子发烧友网站提供《信号完整性与电源完整性章 概论.pdf》资料免费下载
    发表于 08-09 14:49 1次下载

    什么是信号完整性

    在现代电子通信和数据处理系统中,信号完整性(Signal Integrity, SI)是个至关重要的概念。它涉及信号在传输过程中的质量保持
    的头像 发表于 05-28 14:30 1138次阅读

    构建系统思维信号完整性,看这一就够了!

    信号完整性(Signal Integrity,SI)在电子工程领域中具有极其重要的意义,也是现代电子设计的核心考量因素之,尤其在高速PCB设计、集成电路设计、通信系统设计等领域,对
    发表于 03-05 17:16