信号完整性的几个基本概念

常识

• 铜厚：1oz（盎司）=35um（微米）=1.44mil
• 线宽：1mil = 0.0254mm = 25.4 um；1inch = 1000mil

几个基本概念

• 上升/下降时间(Rise/Fall Time):

  信号从低电平跳变到高电平所需要的时间，通常是量度上升/下降沿在10%~90%电压幅值之间的持续时间，记为Tr。

• 截止频率(Knee Frequency):

  表征数字电路中集中了大部分能量的频率范围（0.5/Tr），记为Fknee，一般认为超过这个频率的能量对数字信号的传输没有任何影响。

• 特征阻抗(Characteristic Impedance):

  交流信号在传输线上传播中的每一步遇到不变的瞬间阻抗成为特征阻抗，也称为浪涌阻抗，记为Z0。
  可以用传输线上输入电压对输入电流的比率值（U/I）来表示。

• 传输延迟(Propagation delay):

  指信号在传输线上的传播延迟，与线长和信号传播速度有关，记为tPD。

• 微带线(Micro-Strip):

  指只有一边存在参考平面的传输线。

• 带状线(Strip-Line):

  指两边都有参考平面的传输线。

• 反射(Reflection):

  指由于阻抗不匹配而造成的信号能量的不完全吸收，反射的程度可用反射系数ρ表示。

• 过冲/下冲(Over Shoot/Under Shoot):

  过冲就是指接收信号的第一个峰值或谷值超过设定电压—
  对于上升沿是指第一个峰值超过最高电压；
  对于下降沿是指第一个谷值超过最低电压；
  而下冲是指第二个谷值或峰值。

• 振荡:

  在一个时钟周期中，反复出现过冲和下冲，就称为振荡。
  振荡根据表现形式可分为振铃和环绕振荡。
  其中振铃为欠阻尼振荡，而环绕振荡为过阻尼振荡。

• 匹配(Termination):

  指为了消除反射而通过添加电阻或电容元件来达到阻抗一致性的效果。
  因为通常在源端或终端采用，所以也称为端接。

• 串扰:

  串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰，
  这种干扰是由于传输线之间的互感和互容引起的。

• 信号回流(Return Current):

  指伴随着信号传播的返回电流。

• 前向串扰(Forward Crosstalk):

  指干扰源对被干扰源的接收端产生的第一次干扰，也称为远端干扰。（Far-end Crosstalk）

• 后向串扰(BackWard Crosstalk):

  指干扰源对被干扰源的发送端产生的第一次干扰，也称为近端干扰。（Near-end Crosstalk）

• 建立时间(Setup Time):

  就是接收器件需要数据提前于时钟沿稳定存在于输入端的时间。

• 保持时间(Hold Time):

  为了成功锁存一个信号到接收端，器件必须要求数据信号在被时钟沿触发后继续保持一段时间，
  以确保数据被正常操作，这个最小的时间即为保持时间。

• 飞行时间(Flight Time):

  指信号从驱动端传输到接收端，并达到一定的电平之间的延时，与传输延迟和上升时间有关。

• Tco:

  是指信号在器件内部的所有延迟总和，一般包括逻辑延迟和缓冲延迟。

• 缓冲延迟(Buffer Delay):

  指信号经过缓冲器达到有效的电压输出所需要的时间。

• 时钟抖动(Jitter):

  是指两个时钟周期之间存在的差值，这个误差是在时钟发生器内部产生的，与后期布线无关。

• 时钟偏移(Skew):

  是指由同样的时钟产生的多个子时钟信号之间的延时差异。

• 假时钟:

  指时钟越过阈值（Threshold）无意识地改变了状态（有时在VIL或VIH之间）。通常由于过分的下冲（Undershoot）或串扰（Crosstalk）引起。

• 同步开关噪声（Simultaneous Switch Noise）:

  指当器件处于开关状态，产生瞬间变化的电流（di/dt），在经过回流途径上存在的电感时，形成交流压降，从而引起噪声，简称SSN，也称为△i噪声。

• 临界长度:

  传输线末端信号能否达到振铃的最大幅度的传输线长度临界值。传输线长度小于临界长度时，振铃达不到最大幅度。