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無線通訊基礎知識17:訊號完整性處理的8個基本原則

1、電容上電壓變化時必然形成電流。對於高頻訊號分量,即使很小的分佈電容都可能有很低的阻抗,從而使得訊號完整性問題變得很嚴重。

2、電感與圍繞電流周圍的磁力線匝數本質上是一致的。只要電流或者磁力線匝數發生改變,在導線的兩端就會產生電壓。這一電壓導致了地彈(Ground Bounce)、反射和串擾等。當流經返回路徑電感上的電流變化時,在接地迴路導線上產生的電壓稱之為地彈。它是產生開關噪聲、軌道塌陷、EMI的內在機理。

3、特別小心“接地”,接地不當造成的問題比用接地解決的問題要多。去尋找“返回路徑”/處理返回路徑,而不是“地”。地平面/電源平面三功能:器件供電;數字訊號基準電壓;降噪聲、抑制干擾。著眼點是在其他功能不破壞的前提下,最大限度實現降噪。不然,三種功能走向反面:基準失效、供電塌陷、噪聲干擾的垃圾通道。要極力避免並消除。電源的地異常重要。

4、任何一段互連線都是傳輸線,都有訊號及返回路徑問題。一個訊號在沿著互連線每前進一步,都會看到一個瞬態阻抗。如果瞬態阻抗恆為常數,其訊號質量將極大改善。其他重要的傳輸線概念有:輸入阻抗和特性阻抗。

5、分析SI有時域和頻域兩途徑。在頻域,理想傳輸線模型頻寬無限,常用的集總引數互連傳輸線模型則有一定有效頻寬。在互連線有效頻寬的最高頻率之上,互連線的效能難以用這種模型加以有效預測。因此,在實用中不能讓實際訊號的頻寬超過互連線模型的有效頻寬。

6、有損線造成上升邊變差(退化),頻寬有限。由於趨膚深度和介質損耗,損耗隨著頻率升高而增加:導線損耗隨頻率平方根增加;介質損耗隨頻率f增加。假設損耗隨著頻率的升高保持常數,上升時間不會退化。眼圖是測量序列資料傳送效果及符號間干擾(ISI)的手段。對符號間干擾用均衡,包括有源均衡和無源均衡。

7、分析SI問題的有效工具有:經驗法則、解析近似、數值模擬技術。很多情況下,訊號完整性公式給出的是定義或者是近似,需要事先了解近似的準確精度。在那些特別要求精確的場合是不能近似的,要採用數值模擬工具。用好SI分析工具可以實現近似及準確的效能預測。

8、測量SI問題是指用測試儀器來實測訊號相關資料。使用測量工具的目的是驗證設計過程、降低風險、提高設計的可信度。目前,SI的測量儀器有三種:阻抗分析儀;向量網路分析儀(VNA);時域反射儀(TDR)。由於屬於高速測量,儀器,包括示波器的探頭和垂直放大器,都會有一定的頻寬而影響所測波形的形狀。

 

 

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