【導(dǎo)讀】信號完整性是指信號在傳輸路徑上的質(zhì)量，即信號在電路中能以正確的時序和電壓電平作出響應(yīng)的能力。如果電路設(shè)計能夠達(dá)到把信號以規(guī)定的時序、持續(xù)時間和電壓幅值在互連系統(tǒng)中傳輸，就表明該電路具有良好的信號完整性。信號完整性問題體現(xiàn)在很多方面，當(dāng)信號上升時間減小到一定的程度，電路板上的寄生電容和寄生電感開始導(dǎo)致一些可能影響電路性能的噪聲信號和瞬態(tài)信號時，就需要考慮信號的完整性問題，它可能會造成以下問題的發(fā)生。
1.延遲：延遲是指信號在PCB板的傳輸線上以有限的速度傳輸，信號從發(fā)送端發(fā)出到達(dá)接收端，其間存在一個傳輸延遲。信號延遲會對系統(tǒng)的時序產(chǎn)生影響;傳輸延遲主要取決于導(dǎo)線的長度和導(dǎo)線周圍介質(zhì)的介電常數(shù)。在高速數(shù)字系統(tǒng)中，信號傳輸線長度是影響時鐘脈沖相位差的最直接因素，時鐘脈沖相位差是指同時產(chǎn)生的兩個時鐘信號到達(dá)接收端的時間不同步。時鐘脈沖相位差降低了信號沿到達(dá)的可預(yù)測性，如果時鐘脈沖相位差太大，會在接收端產(chǎn)生錯誤的信號。
2. 反射：反射就是信號在信號線上的回波。當(dāng)信號延遲時間遠(yuǎn)大于信號跳變時間時，信號線必須當(dāng)作傳輸線。當(dāng)傳輸線的特性阻抗與負(fù)載阻抗不匹配時，信號功率(電壓或電流)的一部分傳輸?shù)骄€上并到達(dá)負(fù)載處，但是有一部分被反射了。若負(fù)載阻抗小于原阻抗，反射為負(fù);反之，反射為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經(jīng)過連接器的傳輸及電源平面不連續(xù)等因素的變化均會導(dǎo)致此類反射。
3.串?dāng)_：串?dāng)_是兩條信號線之間的耦合、信號線之間的互感和互容引起信號線上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，而感性耦合引發(fā)耦合電壓。串?dāng)_噪聲源于信號線網(wǎng)之間、信號系統(tǒng)和電源分布系統(tǒng)之間、過孔之間的電磁耦合。串繞有可能引起假時鐘、間歇性數(shù)據(jù)錯誤等，對鄰近信號的傳輸質(zhì)量造成影響。現(xiàn)實中，無法完全消除串?dāng)_，但可將其控制在系統(tǒng)所能承受的范圍之內(nèi)。PCB板層的參數(shù)、信號線間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性、基線端接方式對串?dāng)_都有一定的影響。
4.過沖和下沖：過沖就是第一個峰值或谷值超過設(shè)定電壓，對于上升沿，是指最高電壓;對于下降沿，是指最低電壓。下沖是指下一個谷值或峰值超過設(shè)定電壓。過分的過沖能夠引起保護二極管工作，導(dǎo)致其過早的失效。過分的下沖能夠引起假的時鐘或數(shù)據(jù)錯誤(誤操作)。
5.振蕩和環(huán)繞振蕩：振蕩現(xiàn)象是反復(fù)出現(xiàn)的過沖和下沖。信號的振蕩即是由線上過渡的電感和電容引起的振蕩，屬于欠阻尼狀態(tài)，而環(huán)繞振蕩，屬于過阻尼狀態(tài)。振蕩和環(huán)繞振蕩同反射一樣也是由多種因素引起的，振蕩可以通過適當(dāng)?shù)亩私佑枰詼p小，但是不可能完全消除。
為了提高高速信號質(zhì)量，需理解如下三個重要的電子學(xué)原理：
(1)電流是電子的流動；
(2)電流只能在閉合的回路中流動；
(3)電流在閉合回路中是恒定的。
一般來說，PCB設(shè)計者要花費大量的時間和精力對信號線的流動路徑進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃，并且處理返回信號，使信號可以尋找路徑返回。信號線完整性問題的一個基本原因就是對信號回流路徑的控制,在布置好元件的同時形成回路。
某網(wǎng)友模塊化飛線信號回路圖如下
推薦閱讀：
