如何解决PCB中的信号完整性问题

解决信号完整性问题的基本方法是什么？

必须通过确定导致信号干扰的因素来最小化信号衰减，因为它们的集体效应显著降低了高速数字电路的稳定性和可靠性。对信号完整性问题的正确理解将有助于您提前处理这些问题，并且还将减少在下一个项目周期中发生这些问题的机会。以下是一些改善PCB中信号完整性的指南。

阻抗匹配：在数字电路频率下，信号线的作用类似于传输线，源、接收器和信号轨迹的阻抗应匹配，以尽量减少反射。可使用端接电阻器，应缩短短截线的长度，且设备应采用菊花链。保持信号线短，并使用宽返回路径。

最小化传播延迟的影响：通过匹配信号轨迹的长度，可以使信号倾斜最小化。

减少信号衰减：使用低损耗电介质材料和低电阻迹线将使信号衰减最小化。

减少串扰：最大化信号轨迹之间的距离，并使用接地层。不要分割返回路径，在PCB结构中使用低介电常数材料。考虑使用差分信号，它对串扰的影响不太敏感。

尽量减少电源电压波动：使用安装在PCB外层的电源和接地板，并尽可能多地覆盖表面积，将减少电压降。它也有助于时导线尽可能短，并使用多个去耦电容器放置在靠近设备电源引脚的地方。

EMI抑制：使用接地层，或在信号线下方布置信号回线，以尽量减少可能辐射无线电频率的环路面积。

如何测试/检查信号完整性？

当我们使用正确的工具时，观察和测量信号特性变得更加容易。逻辑分析仪、示波器和频谱分析仪可用于测量信号偏差。这种测量设备可以用来发射失真的信号进行压力测试，以评估新设备和系统的效率。它们还提供缺失的系统输入，时域反射计也可用于跟踪引起反射或振幅损失的信号路径阻抗变化问题。

一个好的SI测试工具应该包含用于提取单/耦合传输线阻抗和电容矩阵的2D场求解器和单/耦合有损传输线模拟器。它还应该包含三维场解算器，用于导线连接、通孔、金属平面以及驱动器和接收器的行为建模。此类工具还应将物理布局文件作为输入数据，并提供时域和频域的仿真结果。

什么是信号完整性中的眼图？

眼图是检测信号完整性问题的捷径。这个可视化工具为我们提供了一个通道如何降低信号的图形表示。它可以让你看到任何信号线作为眼图。它在一个屏幕上表示所有可能的正、负转换和两种数据状态。这张整体图像看起来像一只眼睛这就是为什么它被称为眼睛图。

用眼图测试信号完整性

理想情况下，新的跟踪应该与以前的跟踪完全对齐。但实际上，由于信号完整性因素，合成图像会出现模糊，抖动会导致水平方向的模糊，而噪声会导致垂直方向的模糊。它有助于设计者识别上升时间、码间干扰和衰减水平等问题。