关于SI信号完整性,你应该了解以下几点

两个重要的推论：
信号上升边时间减小，即通常所指电压或电流变化率增大（ dI/dt或dV/dt增大） 阻抗连续性是造成信号完整性问题的重要因素
4
产生原因及影响
产生原因
电磁感应
影响
时序 噪声 电磁干扰（EMI）
5
产品发展趋势
在早期的电子产品中，不存在信号完整性问题
早期的电子产品时钟频率低 一般情况下，时钟频率越高，上升变越快
13
工具
仿真工具
HSPICE Sigrity
量测工具
VNA TDR 阻抗测试仪
14
一些基本概念（1） 一些基本概念（
过冲
15
一些基本概念（2） 一些基本概念（
非单调性
16
一些基本概念（3） 一些基本概念（
码间串扰ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
17
一些基本概念（4） 一些基本概念（
噪声裕量
18
一些基本概念（5） 一些基本概念（
阻抗匹配：又叫端接
19
一些基本概念（6） 一些基本概念（
趋肤效应
20
一些基本概念（7） 一些基本概念（
损耗角：用以描述非理想板材的损耗功率，其正切值为 复介电常数的虚步与实部比值
21
诚信﹒尊重﹒追求卓越
7
反射
8
串扰
9
PI
10
EMI
11
解决方案——思路 解决方案——思路 ——
反射：
阻抗连续 严格管控板厂工艺
串扰
切断传播路径，即降低互容和互感
PI
降低电源传播路径的阻抗值
EMI
切断传播路径 消除辐射源
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解决方案——设计方法 解决方案——设计方法 ——

电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决引言：在现代电子设备中，信号完整性是一个至关重要的问题。

由于信号的传输速度越来越高，信号完整性问题变得尤为突出。

本文将分析信号完整性（Signal Integrity，简称SI）问题在电路设计中的重要性，并介绍一些常见的SI问题及其解决方法。

一、信号完整性的重要性信号完整性是指在信号传输过程中保持信号波形的准确性和完整性，确保信号的正确传递和解读。

如果信号受到干扰、衰减或失真，可能会导致数据的错误传输或丢失。

这对于各种电子设备，尤其是高速数据传输的系统来说，都是一项极其重要的考虑因素。

二、常见的SI问题1. 反射干扰反射干扰是信号在多个传输线之间传播时产生的一种干扰现象。

当信号到达传输线末端时，一部分信号能够反射回来，与输入信号相叠加，引起波形失真。

这种干扰主要由于阻抗不匹配引起。

2. 串扰干扰串扰干扰是指在多条相邻的传输线上，信号在传输过程中相互影响的现象。

这种干扰主要由于电磁场相互耦合引起，导致信号波形失真，降低信号质量。

3. 时钟抖动时钟抖动是指时钟信号在传输中出现的随机时移现象。

时钟抖动可能导致时序错误，使系统无法正确同步，进而影响整个系统的性能。

三、SI问题的解决方法1. 降低阻抗不匹配为了解决反射干扰问题，可以通过匹配传输线和负载的阻抗，减少信号反射。

采用合适的终端电阻，可以使信号在传输线上的反射最小化。

2. 优化布线方式在设计电路板布线时，应尽量避免传输线之间的相互干扰。

合理安排和分隔传输线的布局，使用屏蔽层和地平面层等技术手段，可有效减少串扰干扰。

3. 使用信号完整性分析工具借助信号完整性分析工具，可以模拟和分析信号在电路板上的传输过程，帮助发现潜在的SI问题。

通过调整设计参数，优化电路板布线，可以提前预防并解决SI问题。

4. 时钟校准技术对于时钟抖动问题，可以采用时钟校准技术来调整时钟信号的时序和相位。

通过使用高精度的时钟源和时钟校准电路，可以有效减少时钟抖动带来的问题。

集成电路设计中的信号完整性集成电路（IC）设计是现代电子工程的核心。

随着技术的进步，集成电路的复杂性不断增加，这给信号完整性（SI）带来了更大的挑战。

信号完整性是指信号在传输过程中保持其完整性和正确性的能力。

在集成电路设计中，信号完整性是一个至关重要的因素，因为它直接影响到系统的性能和可靠性。

信号完整性问题的产生信号完整性问题的产生主要是由于集成电路中的传输线路特性以及电磁干扰。

传输线路的特性会导致信号在传输过程中发生失真，而电磁干扰则会引起信号的噪声。

这些失真和噪声会影响到信号的质量和性能。

传输线路特性集成电路中的传输线路主要包括导线和连接器。

这些传输线路的特性会影响信号的传输。

例如，导线的电阻会导致信号的延迟，而导线的电感会导致信号的衰减。

此外，传输线路的阻抗不匹配也会引起信号的反射和衰减。

电磁干扰电磁干扰是指外部电磁场对信号的影响。

在集成电路中，电磁干扰主要来自于电源线、信号线和其他电子元件。

电磁干扰会引起信号的噪声，从而影响信号的质量和性能。

信号完整性分析的方法为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要进行信号完整性分析。

信号完整性分析主要包括时域分析和频域分析两种方法。

时域分析时域分析是一种基于时间的方法，用于分析信号在时间上的行为。

时域分析的主要工具是示波器和信号分析仪。

通过时域分析，设计人员可以观察信号的波形，从而确定信号是否发生了失真或噪声。

频域分析频域分析是一种基于频率的方法，用于分析信号在频率上的行为。

频域分析的主要工具是频谱分析仪。

通过频域分析，设计人员可以确定信号的频率成分，从而确定信号是否受到了电磁干扰。

信号完整性设计原则为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要遵循一些基本的设计原则。

最小化导线长度导线长度是影响信号传输延迟和衰减的主要因素。

因此，设计人员应该尽量减少导线的长度，以降低信号传输的延迟和衰减。

匹配阻抗为了减少信号的反射和衰减，设计人员应该确保传输线路的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

PCB设计解决信号完整性SI问题的几种方法介绍简介：信号完整性（SI）问题解决得越早，设计的效率就越高，从而可避免在PCB设计完成之后才增加端接器件，本文主要介绍了几种解决信号完整性（SI）问题的方法。

1 设计前的准备工作在设计开始之前，必须先行思考并确定设计策略，这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择和电路板生产成本控制等工作。

就SI而言，要预先进行调研以形成规划或者设计准则，从而确保设计结果不出现明显的SI问题、串扰或者时序问题。

2 电路板的层叠某些项目组对PCB层数的确定有很大的自主权，而另外一些项目组却没有这种自主权，因此，了解你所处的位置很重要。

其它的重要问题包括：预期的制造公差是多少？在电路板上预期的绝缘常数是多少？线宽和间距的允许误差是多少？接地层和信号层的厚度和间距的允许误差是多少？所有这些信息可以在预布线阶段使用。

根据上述数据，你就可以选择层叠了。

注意，几乎每一个插入其它电路板或者背板的PCB 都有厚度要求，而且多数电路板制造商对其可制造的不同类型的层有固定的厚度要求，这将会极大地约束最终层叠的数目。

你可能很想与制造商紧密合作来定义层叠的数目。

应该采用阻抗控制工具为不同层生成目标阻抗范围，务必要考虑到制造商提供的制造允许误差和邻近布线的影响。

在信号完整的理想情况下，所有高速节点应该布线在阻抗控制内层（例如带状线）。

要使SI最佳并保持电路板去耦，就应该尽可能将接地层/电源层成对布放。

如果只能有一对接地层/电源层，你就只有将就了。

如果根本就没有电源层，根据定义你可能会遇到SI问题。

你还可能遇到这样的情况，即在未定义信号的返回通路之前很难仿真或者仿真电路板的性能。

3 串扰和阻抗控制。

0.6 信号完整性测量技术
测量工具也可以分为三类测量仪器：阻抗分析仪；矢量网络 分析仪(VNA)以及时域反射计(TDR)。 阻抗分析仪测量电压/电流比=阻抗。 频率从 100Hz 到 40MHz。 有四个接头，一对接头产生流过被测器件(DUT)的正弦波电流， 第二对接头测量被测器件(DUT)的正弦电压。 矢量网络分析仪在频域工作。每个接头或端口发出一个正弦 电压，频率范围从几 KHz 到 50GHz，在每个频率点测量入射电压 的幅度与相位以及反射的幅度和相位。 时域反射仪(TDR)在时域工作。发射快速上升的阶跃信号， 上升边为 35ps 到 150ps，然后测量反射的瞬态幅度。
高速电路与系统互连设计中
信号完整性(SI)分析
李玉山
西安电子科技大学电路CAD研究所
0.0 信号完整性含义
英文中的人格完整性(personal integrity)，指正直、忠 诚、完美。中文没有，但可以对“完整”这一词义加以类比。 其他还有电源完整性、数据完整性、热完整性等。 信号完整性(SI)，是指信号电压(电流)完美的波形形状及 质量。由于物理互连造成的干扰和噪声，使得连线上信号的波 形外观变差，出现了非正常形状的变形，称为信号完整性被破 坏。信号完整性问题是物理互连在高速情况下的直接结果。 信号完整性强调信号在电路中产生正确响应的能力。
●有损传输线引起数据完整性(DI)问题 有损传输线引起上升边退化，从而引起符 号间干扰或ISI，造成数据不完整问题。 当频率大于1GHz时，介质损耗的增长与频 率成正比，而导线损耗与频率的平方根成正 比(注意此处的自变量为频率)。 FR4的介质损耗对当传输10inch后，上升边 将增加到100ps。
信号完整性(SI)可以泛指由互连线引起的所有信

时序分析--信号完整性问题（SI）（转载）时序分析1. 共同时钟系统所谓共同时序系统就是指驱动端和接收端的同步时钟信号都是由⼀个系统时钟发⽣器提供。

图1就是⼀个典型的共同时钟系统的⽰意图，在这个例⼦中，驱动端向接收端传送数据，我们可以将整个数据传送的过程考虑为三个步骤：1. 核⼼处理器提供数据；2.在第⼀个系统时钟上升沿到达时，DRIVER将数据Dp锁存⾄Qp输出；3.Qp沿传输线传送到接收端触发器的Dc，并在第⼆个时钟上升沿到达时，将数据传送到RECEIVER内部。

⼀般来说，标准普通时钟系统的时钟信号到各个模块是同步的，即图中的Tflight clka和Tflight clkb延时相同。

通过分析不难看出，整个数据从发送到接收的过程需要经历连续的两个时钟沿，也就是说，如果要使系统能正常⼯作，就必须在⼀个时钟周期内让信号从发送端传输到接收端。

如果信号的传输延迟⼤于⼀个时钟周期，那么当接收端的第⼆个时钟沿触发时，就会造成数据的错误读取，因为正确的数据还在传输的过程中，这就是建⽴时间不⾜带来的时序问题。

⽬前普通时序系统的频率⽆法得到进⼀步提升的原因就在于此，频率越⾼，时钟周期越短，允许在传输线上的延时也就越⼩，200-300MHz已经⼏乎成为普通时序系统的频率极限。

那么，是不是传输延时保持越⼩就越好呢？当然也不是的，因为它还必须要满⾜⼀定的保持时间。

在接下来⼏节⾥，我们就建⽴和保持时间来分析⼀下时序设计需要考虑的⼀些问题以及正确的系统时序所必须满⾜的条件。

1.1 时序基本参数对于时序问题的分析，我们⾸先要清楚地理解相关的⼀些时序参数的具体含义，⽐如Tco，缓冲延时，传播延迟，最⼤/⼩飞⾏时间，建⽴时间，保持时间，建⽴时间裕量，保持时间裕量，时钟抖动，时钟偏移等等，如果对这些参数的概念理解不深刻，就很容易造成时序设计上的失误。

⾸先要阐明的是Tco和缓冲延时（buffer delay）的区别。

从定义上来说，Tco是指时钟触发开始到有效数据输出的器件内部所有延时的总和；⽽缓冲延时是指信号经过缓冲器达到有效的电压输出所需要的时间。

信号完整性基础知识张士贤编写中兴通讯上海第一研究所前言近年来，通讯技术、计算机技术的发展越来越快，高速数字电路在设计中的运用越来越多，数字接入设备的交换能力已从百兆、千兆发展到几十千兆。

高速数字电路设计对信号完整性技术的需求越来越迫切。

在中、大规模电子系统的设计中，系统地综合运用信号完整性技术可以带来很多好处，如缩短研发周期、降低产品成本、降低研发成本、提高产品性能、提高产品可靠性。

数字电路在具有逻辑电路功能的同时，也具有丰富的模拟特性，电路设计工程师需要通过精确测定、或估算各种噪声的幅度及其时域变化，将电路抗干扰能力精确分配给各种噪声，经过精心设计和权衡，控制总噪声不超过电路的抗干扰能力，保证产品性能的可靠实现。

为了满足中兴上研一所的科研需要，我们在去年和今年关于信号完整性技术合作的基础上，克服时间紧、任务重的困难，编写了这份硬件设计培训系列教材的“信号完整性”部分。

由于我们的经验和知识所限，这部分教材肯定有不完善之处，欢迎广大读者和专家批评指正。

本教材的对象是所内硬件设计工程师，针对我所的实际情况，选编了第一章——导论、第二章——数字电路工作原理、第三章——传输线理论、第四章——直流供电系统设计，相信会给大家带来益处。

同时，也希望通过我们的不懈努力能消除大家在信号完整性方面的烦脑。

在编写本教材的过程中，得到了沙国海、张亚东、沈煜、何广敏、钟建兔、刘辉、曹俊等的指导和帮助，尤其在审稿时提出了很多建设性的意见，在此一并致谢！张士贤2000年10月31日1 ZTE中兴术语、符号和缩略语术语1．信号完整性（Signal Integrity）信号完整性是指信号在信号线上的质量。

信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候具有所必需达到的电压电平数值。

2．传输线（Transmission Line）传输线是一个网络（导线），并且它的电流返回到地或电源。

3．特性阻抗（Characteristic Impedance）组成信号传输回路的两个导体之间存在分布电感和分布电容，当信号沿该导体传输时，信号的跃变电压（V）和跃变电流（I）的比值称为特性阻抗（Z0），即Z0=V/I。

关 键 词 ：信 号 完 整 性 ；ＳＩ设 计 ；问题
１设计前的准备工作
匕信号之间的最，Ｊ、允 许间距。同时，如果设计中包 还可以调整输出驱动的选择 ，以便改进 ＳＩ设计或
在设计开始之前，必须先行思考并确定设计 含阻抗重要的节点 ，你就必须将布线放置在—层 避免采用离散端接器件。
策略 ，这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择 上以得到想要的阻抗。
某一层是 ５０１１阻抗控制 ，制造商怎样测量并确保 才能保证 ＳＩ的品质，并有助于解决象输出同步交 调整生产率。
这个 数值 呢？
换（ｓｓｏ）和电磁兼容（ＥＭｃ）等问题。
其它的重要问题包括：预期的制造公差是多
在新型 ＦＰＧＡ可编程技术或者用户定义 Ａ—
８后制 造阶 段 采取上述措施可以确保电路板的 ｓＩ设计品
少？在电路板 Ｅ预期的绝缘常数是多少？线宽和间 ＳＩＣ中。可以找到驱动技术的优越性。采用这些定 质，在电路板装配完成之后，仍然有必要将电路板 距的允许误差是多少？接地层和信号层的厚度和 制（或者半定制）器件 ，你就有很大的余地选定 驱 放在测试平台上 ，利用示波器或者 ＴＤＲ（时域反射
间距的允许误差是多少？所有这些信 息可以在预 动幅度和速度 。设计初期，要满足 ＦＰＧＡ（或 ＡＳＩＣ） 计 ）测量，将真实电路板和仿真预期结果进行比
布线阶段使用。
设计时间的要求并确定恰当的输出选择，如果可 较。这些测量数据可以帮助你改进模型和制造参
根据 七述数据，你就可 以选择层叠了。注意 ， 能 的话 ，还 要包 括引脚 选择 。
数，以便你在下一次预设汁凋研工作中做出更佳
几乎每一个插入其它 电路板 或者背板的 ＰＣＢ都
这个设计阶段 ，要从 ＩＣ供货商那里获得合 的决策。

SI信号完整性分析术语1、什么是信号完整性（Singnal Integrity）？信号完整性（Singnal Integrity）是指一个信号在电路中产生正确的相应的能力。

信号具有良好的信号完整性（Singnal Integrity）是指当在需要的时候，具有所必须达到的电压电平数值。

主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。

常见信号完整性问题及解决方法：问题可能原因解决方法其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载在接收端端接，重新布线或检查地平面过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器使用能提供更大驱动电流的驱动源时延太大传输线距离太长替换或重新布线, 检查串行端接头使用阻抗匹配的驱动源, 变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送端串接阻尼电阻2、什么是串扰（crosstalk）？串扰（crosstalk）是指在两个不同的电性能之间的相互作用。

产生串扰（crosstalk）被称为Aggressor，而另一个收到干扰的被称为 Victim。

通常，一个网络既是Aggressor（入侵者），又是Victim（受害者）。

振铃和地弹都属于信号完整性问题中单信号线的现象（伴有地平面回路），串扰则是由同一PCB 板上的两条信号线与地平面引起的，故也称为三线系统。

串扰是两条信号线之间的耦合，信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。

容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。

PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。

3、什么是电磁兼容（EMI）？电磁干扰（Ectromagnetioc Interference），或者电磁兼容性（EMI），是从一个传输线（transmission line）（例如电缆、导线或封装的管脚）得到的具有天线特性的结果。

印制电路板、集成电路和许多电缆发射并影响电磁兼容性（EMI）的问题。

串行端接
Rs
R
50Ω
∞Ω
一般驱动源内阻 很小，端接电阻R和 应等于传 输线阻抗50 可避免信号在源端发生反射。 串行端接是使源端电阻与传输线的特性阻抗匹配：串 行端接是匹配信号源的阻抗，所插入的串联电阻阻值加上 驱动源的输出阻抗应等于传输线的特性阻抗。
并行端接
Rs
50Ω
∞Ω
50Ω
并行端接是使负载阻抗与传输线阻抗 匹配 ，主要是在尽量靠近负载端的位置加 上拉或下拉电阻以实现终端的阻抗匹配 。
Setup Time & Hold Time
Data Clock
Setup Time
Hold Time
建立保持时间
建立时间（Setup Time）是指触发器的 建立时间（Setup Time）是指触发器的 时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的 时间，如果建立时间不够，数据将不能在这 个时钟上升沿被打入触发器。 保持时间（ Hold Time ）是指触发器的 时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的 时间。如果保持时间不够，数据同样不能被 打入触发器。
欠阻尼 临界阻尼
过阻尼
Ringing（振铃） Ringing（振铃）
High Threshold
Low Threshold
多次跨越逻辑电平，易造成误触发。造成原 因主要有：传输线过长、串扰、阻抗不匹配、 电感量过大等。
Overshoot、Undershoot& Overshoot、Undershoot& Ringback
示波器探头的负载效应
阻性负载：观测到的信号幅度和直流偏 置发生了变化，电路的实际情况发生了改 变。建议： 探头电阻R>10倍DUT源电阻。 探头电阻R>10倍DUT源电阻。 容性负载：使信号上升时间减缓，带宽 减小，传输延迟增加。建议：使用电容尽 量小的探头，以减小对被测信号上升时间 的影响。 感性负载：因为探头地线的电感效应， 增加显示信号的振铃，因为振铃的出现， 可能导致测试误差。建议：使用尽量短的 地线，且减小环路面积。

硬件信号质量SI测试规范初识SI测试SI信号完整性（Signal Integrity）测试是在设计过程中使用的方法，用于测量信号在电路板或器件上的运行状况。

硬件信号质量SI测试是关于硬件电路的信号质量、时钟频率等性能指标的测试。

直观来说，SI测试是用来测试硬件信号的质量好坏，它可以检验硬件产品在复杂环境下所产生的电磁干扰、衰减、相位偏移等信号问题。

SI测试可以应用于多类硬件设备，包括计算机服务器、路由器、交换机、移动终端设备、自动驾驶汽车和其他高速信号传输的硬件设备。

SI测试内容SI测试的内容可以包括以下方面：信号完整性测量通过SI测试，可以测量信号的质量，例如电压、阻抗、反射系数、传输延迟、噪声等因素。

协议分析在不同的硬件设备中，采用的协议类型不同，例如高速串口协议（USB、SATA、PCIe）协议、以太网协议等。

通过协议分析，可以更好地评估硬件设备的通信质量。

EMI/EMC测试电磁干扰（EMI）测试和电磁兼容性（EMC）测试，是一些硬件设备必须通过的测试，通过这个测试可以评估设备的电磁性能，例如电磁干扰抗性、放射性等。

SI测试过程SI测试包含以下步骤：硬件设计要求和规格说明在进行硬件设计时，其中最重要的一个环节就是设计要求和规格说明。

这个环节主要是考虑设计需求和目标，例如每个信号的最大传输速率、延迟、阻抗控制等。

SI测试建模建立数学模型，以预测电路板或器件中的信号完整性。

在这个过程中，包括建立传输线模型、建立布局模型、计算电磁丢失和干扰等。

硬件SI测试硬件SI测试是采用测试仪器进行的。

测试仪器需要支持各种测量方法和协议类型。

常用的测试方法有：同步时钟测试同步时钟测试一般用于高速传输的硬件设备，例如PCIe、DDR、PCI、SDRAM等。

测试流程要求如下：1.选择测试仪器和信号源。

2.设置测试参数，例如时钟频率、电平、电流和电压等。

3.通过测试仪器读取信号。

4.评估结果并记录数据。

非同步时钟测试非同步时钟测试一般用于串行通信硬件设备，例如以太网、USB、PCIe等。

其中： ω：角频率，弧度／秒 π：常量，为 3.14159... f： 正弦波频率，赫兹
(2.2)
例如，若正弦波的频率是 100MHz，那么它的角频率就等 于 2×3.14159×100MHz～6.3×108 弧度／秒。
幅度是中间值之上的波峰高度的最大值。 水平方向之下 和水平方向之上的峰值相等。
图 2.1 典型的时钟波形，图中标明了１ GHz 时钟信号的时钟周期 和 10-90 上升时间。下降时间一般要比上升时间短一些，有时会出现 更多的噪声
上升时间有两种定义。一种是默认方式：10-90 上升时 间。第二种是 20-80 上升时间。
一些实际器件 IBIS 模型采用 20-80 定义,可能造成混乱。 时域波形下降时间的定义也是 10-90 和 20-80。 下降时间通常比上升时间短，这是由典型 CMOS 输出驱 动器设计造成。
2.6 周期性信号的傅里叶级数
在实际求解 FS 时，需要要根据奈奎斯特准则在时域采 样，以保证在频域不出现混叠现象。
一个理想方波可能是从 0v 到 1v，其重复周期是 1ns， 且占空比为 50%。
由于是理想方波，所以从 0v 跳变到 1v 的上升时间应为 ０秒，重复频率就应是 1/1ns=1GHz。
实际上，如图 2.3 所示，常常只需两个量来充分描述正 弦波：幅度和频率，这就是幅频特性。
此时，在频域中绘制一个正弦波，仅需一个数据点。这 就是要在频域中研究问题的关键原因。
对于若干个频率值，其幅值的集合称之为频谱。 每一个时域波形的频谱都有其独特的模式，计算时域波 形频谱的惟一方法就是傅里叶变换。
2.5 傅里叶积分、级数和离散变换
实现频域分析和处理的前提条件是将波形从时域变换 到频域表征，傅立叶变换就是这样的工具手段。傅立叶变 换有三种类型：

查看文章信号完整性分析2009-06-08 10:32信号完整性问题概述信号完整性（Signal Integrity ，简称SI ）是指信号在电路中以正确对信号线上信号质量的描述。

如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC ，反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

信号完整性问题主要表现为5个方面：延迟、反射、串扰、同步切换mass_ping的空间延迟——延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从在一个传输延迟。

信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系的长度和导线周围介质的介电常数。

反射——当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。

串扰——由于PCB板上的任何两个器件或导线之间都存在互容(mutua 件或一根导线上的信号发生变化时，其变化会通过互容和互感影响其度取决于器件及导线的几何尺寸和相互距离。

同步切换噪声——当PCB板上的众多数字信号同步进行切换时(如CPU 于电源线和地线上存在阻抗，会产生同步切换噪声，在地线上还会出和地弹的强度也取决于集成电路的IO特性、PCB板电源层和地平面层布局和布线方式。

电磁兼容性——同其它的电子设备一样，PCB也有电磁兼容性问题布线方式有关。

为什么要做信号完整性分析过去，在系统时钟低于50MHz的电路板设计中，信号完整性(SI)问题修改就可消除SI问题或将其影响降至最低。

但是随着集成电路输出开关信号完整性已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一。

元器件和上的布局、高速信号的布线等因素，都会引起信号完整性问题，导致系作。

越来越多的设计工程师发现SI问题的成因不仅仅是高速设计。

真正的而是驱动器上升和下降时间的缩短。

随着工艺技术的进步及IC制造商们所生产的标准元件具有更小的裸片尺寸和越来越快的边缘速率。

微博传播与我国主流意识形态安全关联性研究褚玉晶　聂东雪 燕山大学党委宣传部摘　要：微博以其发布消息的便捷性、强大的用户参与性以及构建交流圈的功能性，成为广大网民尤其是青年一代获取信息、发表观点和社会交往的主要渠道之一。

以微博为代表的新媒体的快速发展，对我国主流意识形态产生了巨大的冲击和影响，维护意识形态安全已成为当务之急。

我们必须对微博的生产和传播规律进行深入细致地研究，把握其特点，采取有效措施，保障国家意识形态安全。

关键词：微博　意识形态安全　舆论引导　媒介素养教育近年来，随着智能手机的快速普及和无线网络速度的大幅提升，微博用户呈现爆发式增长。

微博以其发布消息的便捷性、强大的用户参与性以及构建交流圈的功能性，受到越来越多网民的青睐，已然成为广大网民尤其是青年一代获取信息、发表观点和社会交往的主要渠道之一。

以微博为代表的自媒体的快速发展，不仅冲击着传统媒体，同时也对我国主流意识形态产生了巨大的冲击和影响。

一方面，微博的快速发展有利于刺激主流意识形态改变自身宣传手段，拓宽传播渠道，发挥更大的传播效果；另一方面，也为一些不良倾向、低级趣味以及西方价值体系的渗透提供了便利。

作为一个开放的舆论场，微博传播对我国意识形态安全造成了日益严重的威胁，一些抹黑党的领导和社会主义制度的言论在微博平台上广泛传播，以话语暴力和谣言的方式对我国主流意识形态形成严重冲击，因此，维护微博意识形态安全已成为当务之急。

一、微博传播给国家意识形态安全带来的挑战媒体环境发生改变。

自媒体时代，人人皆可对重大政治事件发表个人看法，社会价值观和社会心理越来越复杂和多样化，加上微博管理机制尚不健全，信息缺乏筛选和编辑，对于威胁到国家意识形态安全的信息和言论很难进行拦截。

大多数网民对于信息缺乏判断力，很容易因为从众心理而受到不良信息的影响。

1.微博的全时性传播使得非主流舆论在短时间内得以迅速扩张，形成巨大影响力。

一些负面信息容易非常迅速地对主流意识形态和国家整体形象造成威胁。

【摘要】随着微电子技术和计算机技术的不断发展，信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。

借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest 仿真软件，利用IBIS模型，对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法，可以发现信号完整性问题，根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计，从而缩短设计周期。

本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题，基于信号完整性分析的PCB 设计方法，传输线基本理论，详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。

讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。

研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。

【关键字】高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真AbstractWith the development of micro-electronics technology and computer technology，application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened.In this paper，interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily．The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity inhigh-speed electrocircuit design.Key WordsHigh-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation目录第一章绪论 (5)第二章Candence Allegro PCB简介 (6)2.1 高速PCB的设计方法 (6)2.2 SpecctraQuest Interconnect Designer在高速信号印刷板设计中的应用.72.3 PCB板的SI仿真分析 (8)第三章信号完整性分析概论 (12)3.1 信号完整性（Signal Integrity）概念 (12)3.2 信号完整性的引发因素 (12)3.3 信号完整性的解决方案 (14)第四章传输线原理 (15)4.1 传输线模型 (15)4.2 传输线的特性阻抗 (16)第五章反射的理论分析和仿真 (19)5.1 反射形成机理 (19)5.2 反射引起的振铃效应 (20)5.3 端接电阻匹配方式 (23)5.4 多负载的端接 (28)5.5 反射的影响因素 (29)第六章串扰的理论分析和仿真 (34)6.1 容性耦合电流 (34)6.2 感性耦合电流 (35)6.3 近端串扰 (36)6.4 远端串扰 (38)6.5 串扰的影响因素 (41)第七章结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (47)附录：A/D、D/A 采样测试板原理图和PCB板图 (61)第一章绪论随着信息宽带化和高速化的发展，以前的低速PCB已完全不能满足日益增长信息化发展的需要，人们对通信需求的不断提高，要求信号的传输和处理的速度越来越快，相应的高速PCB的应用也越来越广，设计也越来越复杂。

7.4
铜中电子的速度
实际上，铜导线中的电子速度比信号的速度要低100亿倍。 导线中电子的速度与信号的速度没有任何关系。 如图 7.5 所示，根据每秒钟通过横截面的电子数、导线 中的电子密度和导线的横截面积就可以计算出导线中电子 的速度。导线中的电流为：
(7.1) 从上式中，我们可以导出计算电子速度的公式： (7.2)
7.3
均匀传输线
按传输线的几何结构来对传输线分类。 几何结构中两个基本特征是：导线沿线横截面的均匀程 度和两导线的相似/对称程度。 如果导线上任何一处的横截面相同，如同轴电缆，称这 种传输线为均匀传输线。 图7.4给出了各种均匀传输线。
twisted pair ──双绞线 coplanar ──共面线 embedded microstrip ──嵌入微带线
其中： I 导线中流过的电流，安培 ΔQ 某时间段内流过的电量，库伦 Δt 某时间段 -19 q 一个电子所带的电量，大小为1.610 库伦 n 自由电子的密度，个数/立方米 A 导线的横截面积，平方米 v 导线中电子的速度，米/秒
图7.5 电子在导线中运动。每秒钟通过的电子数就是电流，它与 电子的运动速度和电子密度有关
传输线是一种新的理想电路元件。两个非常重要的特征： 特性阻抗和时延，最关心的是信号与传输线的相互作用。 理想传输线的电气特性在某些情况下是可以用 L-C 组合 来近似的。但是，与 L-C 近似相比，理想传输线模型(彻底
的分布式)的性能与实际互连线的实测性能更加吻合； 模型的
带宽也更高。将理想传输线这一电路元件添加到工具箱中， 明显增强对信号与互连线相互作用的表达能力。
7.6
前沿的空间延伸
每个信号都有一个上升时间 RT，表示从 10％上升到 90％ 的时间。 信号在传输线上传输， 前沿在传输线上拓展开来， 呈现出空间上的延伸。如果我们停滞时间并观察传输线上 电压分布的情况，发现如图 7.7 所示。

信号完整性测试介绍目录CONTENTS 1•信号完整性SI2•信号完整性测试内容3•信号完整性测试条件•信号完整性测试标准45•信号完整性问题总结一、信号完整性SI信号完整性SI（Signal Integrity)：是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。

如果电路系统中信号能够以要求的时序，持续时间和电压幅度到达IC，则该电路系统具有较好的信号完整性。

反之，当传输的信号不能被IC正常响应时，就出现了信号完整性问题。

SI解决的是信号传输过程中的质量问题，尤其是在高速领域，数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键。

理想数字信号波形实际数字信号波形（模拟量）SI 解决的问题 反射串扰过冲振铃地弹 时序 EMC在数字电路系统中，信号以逻辑“0”或“1”的方式从一个器件传输到另外一个器件，信号到底是“0”还是“1”，一般来说它们都是有一个参考电平。

在接收端的输入门里面，如果信号的电压超过高电平参考电压Vih，则该信号被识别为高逻辑；如果信号的电压低于低电平的参考电压Vil，则该信号就被识别为低逻辑。

如下图所示为一个理想信号经传输线后的接收端实际接收的信号理想数字信号接收端实际数字信号问题图形原因分析备注电平没有到达逻辑电平负载过重传输线过长电平不匹配驱动速度慢上冲/下冲高速、大电流驱动阻抗未匹配电感量过大其它相邻信号串扰典型的信号完整性问题及其产生的原因分析问题图形原因分析备注振铃（不单调）电感量过大阻抗不匹配延时错误负载过重传输线过长驱动速度慢二、信号完整性测试内容1 信号（SI）测试内容2 电源（SI）测试内容三、信号完整性测试条件1 单板/系统工作条件单板/系统工作在室温条件（20℃~27℃）单板/系统要可靠接地单板/系统上电正常工作，各模块工作均正常，30分钟后再开始测试单板/系统在轻载及满载情况下均应测试单板/系统电源稳定在额定电压±3%范围内2 测试人员要求<1>.熟悉逻辑电平及信号时序的基本知识，熟练掌握示波器及万用表的使用方法；<2>对单板/系统电路原理有深刻的认识，对信号分类及信号的流向有清楚认识，了解单板/系统上器件的工作原理、工作速度及工作电平；<3>.测试人员在测试操作仪器时必须穿戴防静电服、静电鞋和防静电帽；<4>.在用手持握被测电路板时必须戴防静电手套；<5>.测试人员在不同仪器时必须要按照仪器的具体要求来操作。