對信號完整性的解釋數模分開的原因

ID:196929 · 發表于 2017-5-5 14:45

對信號完整性的解釋
信號完整性（Signal Integrity，簡稱SI）指的是信號線上的信號質量。信號完整性問題不是由單一因素造成的，而是由設計中多種因素共同引起的。破壞信號完整性的原因包括反射、振鈴、地彈、串擾等。隨著信號工作頻率的不斷提高，信號完整性問題已經成為高速PCB工程師關注的焦點。
信號的完整性是指信號通過物理電路傳輸后，信號接收端看到的波形與信號發送端發送的波形在容許的誤差范圍內保持一致，并且空間鄰近的傳輸信號間的相互影響也在容許的范圍之內。因此，信號完整性分析的主要目標是保證高速數字信號可靠的傳輸。
1)信號的反射就是指在傳輸線端點上有回波。當傳輸線上的阻抗不連續時，就會導致信號反射的發生。
2)串擾是指當信號在傳輸線上傳播時，因電磁耦合對相鄰傳輸線產生不期望的電壓或電流噪聲干擾。隨著電子產品的小型化，PCB板線間距減小，串擾問題更加嚴重。對于高速電路來說，一般都采用平板電源地層，兩導體間的串擾取決于它們的耦合電感和耦合電容[3]。在數字電路設計中，通常感性串擾要比容性串擾大，所以應重點考慮導線間的互感問題。
3)地彈噪聲:隨著數字設備的速度變快，它們的輸出開關時間越來越少。當大量的開關電路同時由邏輯高變為邏輯低時，由于地線通過電流的能力不夠，電流涌動就會引起地參考電壓發生波動，稱之為地彈。

關于數模分開的原因
將數/模地分開的原因是因為數字電路在高低電位切換時會在電源和地產生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關。如果地平面上不分割且由數字區域電路所產生的噪聲較大而模擬區域的電路又非常接近，則即使數模信號不交叉，模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數模地不分割的方式只能在模擬電路區域距產生大噪聲的數字電路區域較遠時使用。

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