高速電路相關(guān)的一些基本概念
信號(hào)完整性(SignalIntegrity):就是指電路系統(tǒng)中信號(hào)的質(zhì)量,如果在要求的時(shí)間內(nèi),信號(hào)能不失真地從源端傳送到接收端,我們就稱(chēng)該信號(hào)是完整的。
傳輸線(xiàn)(TransmissionLine):由兩個(gè)具有一定長(zhǎng)度的導(dǎo)體組成回路的連接線(xiàn),我們稱(chēng)之為傳輸線(xiàn),有時(shí)也被稱(chēng)為延遲線(xiàn)。
集總電路(Lumpedcircuit):在一般的電路分析中,電路的所有參數(shù),如阻抗、容抗、感抗都集中于空間的各個(gè)點(diǎn)上,各個(gè)元件上,各點(diǎn)之間的信號(hào)是瞬間傳遞的,這種理想化的電路模型稱(chēng)為集總電路。
分布式系統(tǒng)(DistributedSystem):實(shí)際的電路情況是各種參數(shù)分布于電路所在空間的各處,當(dāng)這種分散性造成的信號(hào)延遲時(shí)間與信號(hào)本身的變化時(shí)間相比高速PCB基礎(chǔ)理論及內(nèi)存仿真技術(shù)SI仿真小組2002-10-252002-10-259已不能忽略的時(shí)侯,整個(gè)信號(hào)通道是帶有電阻、電容、電感的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),這就是一個(gè)典型的分布參數(shù)系統(tǒng)。
上升下降時(shí)間(Rise/FallTime):信號(hào)從低電平跳變?yōu)楦唠娖剿枰臅r(shí)間,通常是量度上升/下降沿在10%-90%電壓幅值之間的持續(xù)時(shí)間,記為Tr。
截止頻率(KneeFrequency):這是表征數(shù)字電路中集中了大部分能量的頻率范圍(0.5/Tr),記為Fknee,一般認(rèn)為超過(guò)這個(gè)頻率的能量對(duì)數(shù)字信號(hào)的傳輸沒(méi)有任何影響。
特征阻抗(CharacteristicImpedance):交流信號(hào)在傳輸線(xiàn)上傳播中的每一步遇到不變的瞬間阻抗就被稱(chēng)為特征阻抗,也稱(chēng)為浪涌阻抗,記為Z0??梢酝ㄟ^(guò)傳輸線(xiàn)上輸入電壓對(duì)輸入電流的比率值(V/I)來(lái)表示。
傳輸延遲(Propagationdelay):指信號(hào)在傳輸線(xiàn)上的傳播延時(shí),與線(xiàn)長(zhǎng)和信號(hào)傳播速度有關(guān),記為tPD。微帶線(xiàn)(Micro-Strip):指只有一邊存在參考平面的傳輸線(xiàn)。
帶狀線(xiàn)(Strip-Line):指兩邊都有參考平面的傳輸線(xiàn)。
趨膚效應(yīng)(Skineffect):指當(dāng)信號(hào)頻率提高時(shí),流動(dòng)電荷會(huì)漸漸向傳輸線(xiàn)的邊緣靠近,甚至中間將沒(méi)有電流通過(guò)。與此類(lèi)似的還有集束效應(yīng),現(xiàn)象是電流密集區(qū)域集中在導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)。反射(Reflection):指由于阻抗不匹配而造成的信號(hào)能量的不完全吸收,發(fā)射的程度可以有反射系數(shù)ρ表示。
過(guò)沖/下沖(Overshoot/undershoot):過(guò)沖就是指接收信號(hào)的第一個(gè)峰值或谷值超過(guò)設(shè)定電壓——對(duì)于上升沿是指第一個(gè)峰值超過(guò)最高電壓;對(duì)于下降沿是指第一個(gè)谷值超過(guò)最低電壓,而下沖就是指第二個(gè)谷值或峰值。振蕩:在一個(gè)時(shí)鐘周期中,反復(fù)的出現(xiàn)過(guò)沖和下沖,我們就稱(chēng)之為振蕩。振蕩根據(jù)表現(xiàn)形式可分為振鈴(Ringing)和環(huán)繞振蕩,振鈴為欠阻尼振蕩,而環(huán)繞振蕩為過(guò)阻尼振蕩。
匹配(Termination):指為了消除反射而通過(guò)添加電阻或電容器件來(lái)達(dá)到阻抗一致的效果。因?yàn)橥ǔ2捎迷谠炊嘶蚪K端,所以也稱(chēng)為端接。串?dāng)_:串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線(xiàn)上傳播時(shí),因電磁耦合對(duì)相鄰的傳輸線(xiàn)產(chǎn)生的不期望的電壓噪聲干擾,這種干擾是由于傳輸線(xiàn)之間的互感和互容引起的。
信號(hào)回流(Returncurrent):指伴隨信號(hào)傳播的返回電流。高速PCB基礎(chǔ)理論及內(nèi)存仿真技術(shù)SI仿真小組2002-10-252002-10-2510
自屏蔽(Selfshielding):信號(hào)在傳輸線(xiàn)上傳播時(shí),靠大電容耦合抑制電場(chǎng),靠小電感耦合抑制磁場(chǎng)來(lái)維持低電抗的方法稱(chēng)為自屏蔽。
前向串?dāng)_(ForwardCrosstalk):指干擾源對(duì)犧牲源的接收端產(chǎn)生的第一次干擾,也稱(chēng)為遠(yuǎn)端干擾(Far-endcrosstalk)。
后向串?dāng)_(ForwardCrosstalk):指干擾源對(duì)犧牲源的發(fā)送端產(chǎn)生的第一次干擾,也稱(chēng)為近端干擾(Near-endcrosstalk)。
屏蔽效率(SE):是對(duì)屏蔽的適用性進(jìn)行評(píng)估的一個(gè)參數(shù),單位為分貝。吸收損耗:吸收損耗是指電磁波穿過(guò)屏蔽罩的時(shí)候能量損耗的數(shù)量。反射損耗:反射損耗是指由于屏蔽的內(nèi)部反射導(dǎo)致的能量損耗的數(shù)量,他隨著波阻和屏蔽阻抗的比率而變化。
校正因子:表示屏蔽效率下降的情況的參數(shù),由于屏蔽物吸收效率不高,其內(nèi)部的再反射會(huì)使穿過(guò)屏蔽層另一面的能量增加,所以校正因子是個(gè)負(fù)數(shù),而且只使用于薄屏蔽罩中存在多個(gè)反射的情況分析。
差模EMI:傳輸線(xiàn)上電流從驅(qū)動(dòng)端流到接收端的時(shí)候和它回流之間耦合產(chǎn)生的EMI,就叫做差模EMI。
共模EMI:當(dāng)兩條或者多條傳輸線(xiàn)以相同的相位和方向從驅(qū)動(dòng)端輸出到接收端的時(shí)候,就會(huì)產(chǎn)生共模輻射,
既共模EMI。發(fā)射帶寬:即最高頻率發(fā)射帶寬,當(dāng)數(shù)字集成電路從邏輯高低之間轉(zhuǎn)換的時(shí)候,輸出端產(chǎn)生的方波信號(hào)頻率并不是導(dǎo)致EMI的唯一成分。該方波中包含頻率范圍更寬廣的正弦諧波分量,這些正弦諧波分量是工程師所關(guān)心的EMI頻率成分,而最高的EMI頻率也稱(chēng)為EMI的發(fā)射帶寬。
電磁環(huán)境:存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和。電磁騷擾:任何能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或者無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。
電磁干擾:電磁騷擾引起設(shè)備、傳輸通道和系統(tǒng)性能的下降。
電磁兼容性:設(shè)備或者系統(tǒng)在電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。系統(tǒng)內(nèi)干擾:系統(tǒng)中出現(xiàn)由本系統(tǒng)內(nèi)部電磁騷擾引起的電磁干擾。
系統(tǒng)間干擾:有其他系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)一個(gè)系統(tǒng)造成的電磁干擾。
靜電放電:具有不同靜電電位的物體相互接近或者接觸時(shí)候而引起的電荷轉(zhuǎn)高速PCB基礎(chǔ)理論及內(nèi)存仿真技術(shù)SI仿真小組2002-10-252002-10-2511移。建立時(shí)間(SetupTime):建立時(shí)間就是接收器件需要數(shù)據(jù)提前于時(shí)鐘沿穩(wěn)定存在于輸入端的時(shí)間。
保持時(shí)間(HoldTime):為了成功的鎖存一個(gè)信號(hào)到接收端,器件必須要求數(shù)據(jù)信號(hào)在被時(shí)鐘沿觸發(fā)后繼續(xù)保持一段時(shí)間,以確保數(shù)據(jù)被正確的操作。這個(gè)最小的時(shí)間就是我們說(shuō)的保持時(shí)間。
飛行時(shí)間(FlightTime):指信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端傳輸?shù)浇邮斩?,并達(dá)到一定的電平之間的延時(shí),和傳輸延遲和上升時(shí)間有關(guān)。
Tco:是指信號(hào)在器件內(nèi)部的所有延遲總和,一般包括邏輯延遲和緩沖延遲。
緩沖延遲(bufferdelay):指信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖器達(dá)到有效的電壓輸出所需要的時(shí)間時(shí)鐘抖動(dòng)(Jitter):時(shí)鐘誤差是指兩個(gè)時(shí)鐘周期之間存在的差值,這個(gè)誤差是在時(shí)鐘發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生的,和后期布線(xiàn)沒(méi)有關(guān)系。
時(shí)鐘偏移(Skew):是指由同樣的時(shí)鐘產(chǎn)生的多個(gè)子時(shí)鐘信號(hào)之間的延時(shí)差異。假時(shí)鐘:假時(shí)鐘是指時(shí)鐘越過(guò)閾值(threshold)無(wú)意識(shí)地改變了狀態(tài)(有時(shí)在VIL或VIH之間)。通常由于過(guò)分的下沖(undershoot)或串?dāng)_(crosstalk)引起。電源完整性(PowerIntegrity):指電路系統(tǒng)中的電源和地的質(zhì)量。
同步開(kāi)關(guān)噪聲(SimultaneousSwitchNoise):指當(dāng)器件處于開(kāi)關(guān)狀態(tài),產(chǎn)生瞬間變化的電流(di/dt),在經(jīng)過(guò)回流途徑上存在的電感時(shí),形成交流壓降,從而引起噪聲,簡(jiǎn)稱(chēng)SSN。也稱(chēng)為Δi噪聲。
地彈(GroundBounce):指由于封裝電感而引起地平面的波動(dòng),造成芯片地和系統(tǒng)地不一致的現(xiàn)象。同樣,如果是由于封裝電感引起的芯片和系統(tǒng)電源差異,就稱(chēng)為電源反彈(PowerBounce)。
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