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正确认识信号完整性问题

  实际上,由于设计成本和复杂度等原因,并不是所有的信号完整性问题都需要克服。只要能够找出对系统造成危害的主要因素,以采用相应的解决方案即可。在某些应用中适度的过冲可以使信号沿变陡,提高了响应速度,但是会使抗干扰能力下降并干扰其他信号等。以下利用捕获到的波形来进行分析和识别。

  (1) 反射与延迟:由于阻抗不匹配及传输线过长造成如图1所示的包括反射和延迟的信号波形.

  如果图1所示的波形是一个时钟信号,当上升阶段出现的下摆幅度过大,会造成系统的二次触发,同样的情况在下降阶段也会出现。如果信号的上冲超过了器件的工作电压VCC,可能会造成器件的损坏。

  通常,当传播延迟Tprop小于上升沿耳速率的1/6时,传输线效应可以忽略;当传播延迟Tprop大于上升沿马速率的1/2时,传输线效应比较明显,必须注意。

  (2) 反射与串扰。图2所示为反射与串扰的复合波形。从图中看出由其他信号引起的串扰延长了信号的下降沿的宽度,使频率响应变差。如果该信号是一个时钟信号的话,当串扰峰值超过‰门限电压时,还可以对触发器等受控器件产生误触发。

  对于这种信号完整性问题,需要将该信号远离产生干扰的信号源,或者改变该信号的布线层,或者减少产生干扰信号源的输出驱动强度。

反射+串扰造成的信号完整性问题

  图1 反射+串扰造成的信号完整性问题

反射+延迟造成的信号完整性问题

  图2 反射+延迟造成的信号完整性问题

  (3) 由于差的频率特性未充分地考虑传输线上的分布参数(感性负载及容性负载)的影响,使所传输的“1”和“0”发生了很大的变化。而且随着频率的增加,其特性也越来越差,如图3所示。从图中看出,所接收的信号已经由数字信号变成了模拟信号。

复杂的信号完整性问题

  图3 复杂的信号完整性问题

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