信号完整性分析-笔记
http://www.sig007.com/ ---于博士信号完整性研究网
自己的理解：
1. 如果把人比喻成信号，道路比喻成传输线，坑洼看做特征阻抗
---当人迈大步子（信号的上升时间>信号往返时间），道路上的的坑洼会被跳过，感觉不到，走的很顺畅；当人迈着小碎步（信号的上升时间<信号往返时间），道路上的坑洼则不可避免的，这时走时会遇到很大阻力
---当不考虑外界干扰，如果道路保持一致（瞬态阻抗），人（信号）在道路上会保持恒定不变，如果道路出现坑洼（阻抗变化，中途遇到的电阻，电容，电感，过孔，PCB转角，接插件）,人（信号）在道路上速度就会发生改变（反射）
1.大多数高速数字系统中，信号上升时间约是时钟周期的10%，即1/10x1/Fclock。例如100MHZ使中的上升时间大约是1NS.
2.在FR4板材上铜线条中信号速度为6in/ns（=15cm/ns)。
3.传输线的特征阻抗，只有当信号在走线上的往返时间大于信号的上升时间才考虑。
3.所有与信号完整性噪声问题有关的效应都应与下面四类特定噪声源中的一个:
(1)单一网络的信号完整性;
在信号路径或返回路径上由于阻抗突变而引起的反射与失真.使信号感受到阻抗变化的情况. 例如振铃问题就是由于信号传输过程中感受到阻抗的变化，发生的信号反射
(2)两个或多个网络间的串扰;
产生串扰的原因：正是网络间的容性耦合和感性耦合，给有害噪声从一个网络到达另一个网络提供了路径
(3)电源和地分配中的轨道塌陷(旁路和去耦)---电感引起
当通过电源和地路径的电流发生变化时，在电源路径和地路径间的阻抗上将产生一个压降。这个压降就意味着供给芯片的电压减小了，可以看做是电源与地间的电压减小或塌陷。这就是为啥要在芯片电源旁加个电容原因
电感--由于电流变化产生的感应电压引起传输线效应，突变，串扰，开关噪声，轨道塌陷，地弹和大大多数电磁干扰源（EMI）
(4)来自整个系统的电磁干扰和辐射.
两种最常见的电磁干扰源：
1.差分信号转换成共模信号，最终在外部的双绞电缆线上输出；
2.电路板上的地弹在外部单端屏蔽线上产生共模电流。
不考虑2,3,4点，信号如果在传输途中的阻抗不变，则信号不会改变，但如果传输的途中的阻抗发生变化，会导致信号发生变形。
4. 带宽用来表示频谱中有效的最高正弦波频率分量，时域中上升时间越短的波形在频域中的带宽越高
5. 信号带宽与10-90上升时间的经验关系式 0.35/RT = BW (BW表示带宽，单位是GHz；RT表示10%～90%上升时间，单位为ns)
6. 时钟频率相同,但上升时间和带宽可能不同
7. 信号沿传输线向前传播时，每时每刻都会感受到一个瞬态阻抗，这个阻抗可能是传输线本身的，也可能是中途或末端其他元件的。对于信号来说，它不会区分到底是什么，信号所感受到的只有阻抗。如果信号感受到的阻抗是恒定的，那么他就会正常向前传播，只要感受到的阻抗发生变化，不论是什么引起的（可能是中途遇到的电阻，电容，电感，过孔，PCB转角，接插件），信号都会发生反射
8.串联源端匹配
在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射（前提信号在走线上的往返时间大于信号的上升时间，这时候才考虑传输线的特征阻抗）
这就是为什么CPU连接高速信号芯片例如SDRAM，需要在靠近CPU的地方串联一个小电阻；为什么有经验的硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻，作用就是降低振铃和反射。
9.单位长度导线的自感约为25nH/in或1nH/mm
10.频率误差ppm
ppm表示－每百万单位（parts per million）。在用作表示频率偏差时，它表示在一个特定中心频率下，允许偏差的值，频率以赫兹为单位。ppm和赫兹之间的换算关系如下式：
△f=(f*ppm)/10^6
这里 ppm 是最大变化值（+/-），f是中心频率（赫兹），△f是允许最大的频率变化范围。
例如：如果100MHz的频率允许的100 ppm的频率误差。利用上面公式得出频率的变化是10kHz。那么系统的最大频率是100.01MHz，最小是99.99 MHz。
(实际上就是表示频率误差范围是中心频率点Hz数的百万分之几。）
产生EMI的根本原因是时变电流。
对于高频信号来说，当回流路径的阻抗大于自由空间的波阻抗377欧姆，自由空间就变成回流路径，于是发生了EMI辐射
变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
恒定的电流产生磁场？？
电场存在于电荷的周围,电荷的电量及位置不变时,它在空间某点所产生的电场是恒定的。电流是由于电荷的运动产生的，随电荷的运动，空间某点的电场会随之变化，因此恒定电流产生的是变化的电场，在其周围产生磁场也就不足为怪了。