信號完整性SI(SignalIntergrity）概述之一高速串行信號的仿真

2016-10-12 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著系統(tǒng)速率的逐年提升,高速數(shù)字信號的速率越來越高,信號完整性SI(Signal Integrity)越來越受到關(guān)注。信號完整性(Signal Integrity)簡稱SI,是指在信號線上的信號質(zhì)量,數(shù)字信號質(zhì)量差,不是由某一單一的因素導(dǎo)致的,而是PCB設(shè)計中多種共同的因素共同引起的,如器件選型,PCB板阻抗,損耗控制,模數(shù)混合設(shè)計等,主要表現(xiàn)的信號完整性問題包括反射,串?dāng)_,地彈,振鈴等。

特別是興森科技有些客戶經(jīng)常反饋的,較大的過沖,振鈴,加上系統(tǒng)較小的噪聲裕量,給系統(tǒng)時鐘帶來了非單調(diào)性,造成系統(tǒng)的誤判,這是令所有硬件開發(fā)人員頭疼的事情,有時候即使通過高速實驗室調(diào)試,測試的方法找到了問題的原因,但是PCB已經(jīng)成型,不得不再次花大把的時間跟金錢重新打板,貼裝,調(diào)試,據(jù)興森科技現(xiàn)有設(shè)計類客戶統(tǒng)計平均改板次數(shù)為1.2次。

所以通過在研發(fā)階段借助目前的EDA仿真工具,將SI問題定位在設(shè)計的前端尤為重要?？蛻舻膯栴}就是興森科技的問題,在這里將分期為大家介紹高速系統(tǒng)中的信號完整性問題。

(1)高速串行信號完整性分析

常見的高速信號如PCIE,SATA,GTX,GTP,SRIO,USB3.0,XFP,SFP,XAUI等,評估整條鏈路上信號從發(fā)射端到接收端的表現(xiàn)情況,通過頻域上(如S參數(shù))和時域上(如信號波形,眼圖)的仿真評估,來確保信號的有效傳輸。

圖一:常見的串行背板

圖二:高速信號波形圖

圖三:高速信號眼圖及Eye Mark

表一:常見的高速信號列表

(2)高速背板信號完整性分析

通過背板的仿真,可以有效地解決高速信號經(jīng)過較長背板后由于衰減及反射等信號完整性問題而引起的信號不能有效地進行傳輸?shù)膯栴},背板的仿真可以指導(dǎo)客戶選擇適當(dāng)?shù)谋嘲宀牧?并對高速連接器進行優(yōu)化,有效的降低研發(fā)成本,減短設(shè)計周期。