广告
广告
信号完整性是高速电路设计的关键
您的位置 资讯中心 > 技术与应用 > 正文

信号完整性是高速电路设计的关键

2023-06-07 14:23:17 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译 作者:Robert Hult 点击:5264

【哔哥哔特导读】《信号完整性杂志》编辑Eric Bogatin有关信号完整性的采访实录。

概念图

随着系统速度持续上升和新产品设计周期缩短,设计满足系统规范电路的能力已经成为首要任务。信号完整性(SI)分析已经成为实现高速电路设计过程中一个重要组成部分。

以前,通过建立物理原型来确定设计是否可行。今天,带宽和对许多电路参数的灵敏度大大提高,这使得这种方法过于昂贵、耗时和非常不准确。建立一个56 Gb/s通道的SI需要结合先进的测试设备、仿真软件,以及能够正确解释结果经验丰富的工程师。利用这个过程,设计师可以快速识别问题,并实时进行调整,优化性能和达到设计目标。

Eric Bogatin一直是信号完整性技术的倡导者,历经41年,并且是一位受人尊敬的先进SI技术专家。Eric在麻省理工学院获得物理学学士学位,在亚利桑那大学获得物理学博士学位。他目前是Teledyne LeCroy(泰勒迪恩·勒克罗伊)信号完整性学院的研究员和院长,也是Colorado(科罗拉多)大学电气、计算机和能源工程系的教授。他还是《信号完整性杂志》的编辑。

人像

信号完整性传道者Eric Bogatin(埃里克·博加廷)博士

在 Eric 去欧洲传播SI的福音之前,我有机会采访了他。

您如何定义信号的完整性?

Eric:信号完整性是所有由于互连不 清晰明确而出现的问题。

SI是什么时候被公认为一个重要的设计标准?

Eric: 原则上,自从1850年跨大西洋电缆由于过于分散而失效以来,互连就一直是一个问题。对于SI问题,开尔文勋爵使用一个均衡器电路来解决,为此他被维多利亚女王授予了爵位。自20世纪初以来,贝尔实验室一直在处理长途电话电缆的SI问题。

但是,当20世纪80年代早期第一个基于集成电路的计算机系统被引入时,在电子领域的SI实际上就面临诸多问题。有一些最前沿团队在做非常高速设计,比如 IBM, DEC, Sun Microsystems, 和 Cray等公司,他们早在1980年就是这一领域的先驱。20世纪90年代初,当惠普开始他们的高速数字研讨会时,重点放在了SI上,这个术语在业内变得更加广泛。

数据速率在多大的情况下,SI分析变得重要?

Eric: 当然,影响SI问题的是频率,而不是数据速率。互连方案设计在大约50 MHz频率下成为一个问题。如果您不注意终止和路由以及使用返回平面,SI问题可能会导致产品无法工作。

通道模拟是SI分析的一部分吗?

Eric: 是的。它是预布局分析的一个组成部分。这将用于创建产品设计,然后进行系统后布局级仿真,验证最终完成设计。

SI分析的目标是什么?

Eric: 分析只是设计产品前的一部分。在设计周期中之前抓住问题所在。当客户使用产品失效的时候就是最终要发现的问题。模拟和分析是一种降低风险的方法。

如何测量SI?眼图、s参数、误码率、史密斯图等。

Eric: 眼图、s参数、误码率、史密斯图等是测量SI的重要手段。一个信道系统性能是通过误码比来衡量的。眼图是接收信号质量的粗略指示。s参数、范围跟踪和组件特性征可用于帮助调试系统和验证设计。

在高速通道中,影响SI的因素是什么?

Eric: 在高速通道中,通常有六个系统性问题:

  • 由阻抗不连续而产生的反射噪声
  • 由于损耗导致频率退化
  • 从通道到通道的串扰
  • 模式转换
  • 电力输送网络(PDN)噪声
  • 辐射排放

这些问题都有不止一个根本原因。有多种解决方案可以减少这些问题的产生。

使用了什么工具或设备来量化SI?它们会很贵吗?

Eric: 随着信号带宽的增加,仪器的成本上升,许多现场可编程门阵列(FPGAs)和特定应用的集成电路(ASICs)开始得到应用,这将有助于在CDR和切片机后记录接收到的眼图。使得在没有高性能范围的情况下更容易进行调试。

SI分析是否被集成到所有高速通道的设计中?

Eric: 总有一些公司只是在参考平台上遵循指导方针,但这些公司正在制造商品。真正的区别是当添加自定义特性时,这需要SI分析才能第一次正确处理。因为SI问题可能会导致产品推出延迟,公司会意识到在模拟工具上投资10万美元可以节省由于缺少市场窗口而造成的100万美元利润损失。

有进行SI分析的专家吗?

Eric: 有一些公司会做SI分析作为一种服务,但真正想要超越其它公司还需要有自己的SI专家团队。这应该是所有高端OEM和高速行业供应商的核心竞争力。

EE的学生通常会修SI的课程吗?

Eric: 遗憾的是很多学校都没有教SI,在这方面知识渊博的教师很少,它也不被视为一个迷人的领域。射频、无线,以及太赫兹光学互连是研究人员感兴趣的,而不是教授SI原理。一些学校,如卡罗来纳大学,提供专业的SI硕士课程。

在设计过程的哪个阶段进行SI分析?

Eric: 尽早开始。在设计周期中,SI问题可以被识别和消除,风险越低,开发成本越低。

SI分析与渠道营业利润率(COM)相比如何?它是互补的吗?

Eric:COM是一种性能指标,它使由互连和Tx/Rx(发射机/接收器)技术组成的系统能够符合合规规范。如果通道满足可接受的COM级别,如3 dB,那么有信心通道可以工作。您仍然面临着系统由于其他一些原因而出现故障的风险。

如果COM度量很低,比如2 dB,要找到根本原因就比较困难。这就是SI分析的切入点,对系统是否满足性能规范进行更彻底的评估,然后找到问题的根本原因,以便修复它们。

哪些行业标准定义了SI?

Eric:所有的高速协议都根据信号完整性的概念来定义规范。有些规格是根据s参数掩码的互连遵从性定义的。

声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请与我们联系,我们将及时更正、删除,谢谢。

阅读延展
信号 SI 信号完整性 电缆
  • 高速信号传输接口静电防护元件分析研究

    高速信号传输接口静电防护元件分析研究

    本文分析了高速信号传输接口对静电放电 (Electrostatic Discharge, ESD)防护元件的要求及元件选型,采用片式多层技术平台设计制造开关型陶瓷静电抑制器(GESD)的功能与性能,经过测试该元件可满足高速信号传输接口ESD防护的技术要求。

  • “模拟信号链+MCU”双擎驱动,提升智能汽车用户体验

    “模拟信号链+MCU”双擎驱动,提升智能汽车用户体验

    芯海科技引领科技风潮,携“模拟信号链+MCU”双擎驱动亮相AUTO TECH 2024,革新智能驾驶体验!

  • 参与2024慕尼黑上海电子展传感器展区,探秘行业新一代发展!

    参与2024慕尼黑上海电子展传感器展区,探秘行业新一代发展!

    传感器是连接物理世界和数字世界的桥梁,指能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。

  • 动态IPT系统后级稳压器的小信号模型修正和改进控制策略

    动态IPT系统后级稳压器的小信号模型修正和改进控制策略

    动态无线供电技术具有无磨损、维护成本低等优点,在自动化分拣系统中具有良好的应用价值。论文针对单轨动态无线供电系统,在考虑整流桥前的电流断续及副边谐振电路寄生参数的影响下,分析了整流电压与负载的关系,指出因负载变化导致的整流电压大范围波动给后级稳压器的建模和闭环参数设计带来了挑战。

  • 基于芯海科技CS32A01X的压力传感器应用

    基于芯海科技CS32A01X的压力传感器应用

    压力传感器是工业实践中最为常用的一种器件,通过感知压力信号,并将其转换为电信号输出。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成,广泛应用于各类工业自控场景,以及气体、液体的过滤和测量等流量控制领域。

  • M12连接器应用广泛

    M12连接器应用广泛

    M12圆形连接器已成为工业插头连接的通用标准。这种紧凑、标准化的接口可以从许多制造商那里获得,这使得它在信号、数据到电力传输的工业应用上具有吸引力。

  • 粉末粒度及错位包覆工艺对 Fe-6.5%Si 磁粉芯磁性能的影响研究

    粉末粒度及错位包覆工艺对 Fe-6.5%Si 磁粉芯磁性能的影响研究

    本文对气雾化 Fe-6.5%Si 软磁合金粉末进行了绝缘包覆和粒度搭配互相错位, 对不同粒度和包覆工艺制备出的金属磁粉芯的磁导率,损耗,直流偏置 Dc-Bias 等特性进行了研究。

  • 如何提高同轴线缆传输信号完整性?

    如何提高同轴线缆传输信号完整性?

    基础设施通信设备,如服务器和交换机,在企业计算环境中已经变得越来越快。因此,必须提高这些系统中使用每个组件的信号完整性(SI)性能,并在确保设备性能方面发挥作用。传统印刷电路板(PCB)传输会产生较大插入损耗。

  • Samtec技术前沿 | 深度理解电源完整性

    Samtec技术前沿 | 深度理解电源完整性

    在Samtec,我们经常谈论信号完整性(SI)以及我们为最新应用开发新的高速连接器解决方案的工作。SI是一个巨大的话题,把它简化为几个字就容易忽略高速信号设计的细节。然而,在全面地理解SI的过程中,这些细节对我们帮助很大。

  • 800V高压超充技术兴起,国内SiC MOSFET产业谁受益?

    800V高压超充技术兴起,国内SiC MOSFET产业谁受益?

    凭借耐高压、耐高温和高频等优越的物理特性,SiC-MOSFET有望在新能源汽车800V高压超充时代替代Si IGBT,并在主驱逆变器、充电桩、OBC、DC-DC等应用场景中加速渗透。

  • 新的互连技术正在往什么方向发展?

    新的互连技术正在往什么方向发展?

    “互连”一词已经遍布当今世界各种应用中。在更具挑战性应用中实现这种连接性通常需要开发和应用新的互连技术。跟上系统设计需求仍然是互连行业的核心价值。制造商继续投入研发,升级模具,支持客户对于连接器更快速度、功率更大、信号完整性更好、封装更密等要求。

  • 如何提高同轴线缆传输信号完整性?

    如何提高同轴线缆传输信号完整性?

    基础设施通信设备,如服务器和交换机,在企业计算环境中已经变得越来越快。因此,必须提高这些系统中使用每个组件的信号完整性(SI)性能,并在确保设备性能方面发挥作用。传统印刷电路板(PCB)传输会产生较大插入损耗。

  • Samtec技术前沿 | 深度理解电源完整性

    Samtec技术前沿 | 深度理解电源完整性

    在Samtec,我们经常谈论信号完整性(SI)以及我们为最新应用开发新的高速连接器解决方案的工作。SI是一个巨大的话题,把它简化为几个字就容易忽略高速信号设计的细节。然而,在全面地理解SI的过程中,这些细节对我们帮助很大。

  • 高速VPX背板设计实践

    高速VPX背板设计实践

    按照最严格的性能标准设计的精密设计的VPX背板对于当今国防应用中普遍存在的高速信号需求至关重要。背板确实是嵌入式系统中的通信主干,必须按照严格的信号完整性标准进行设计,以确保系统内模块之间及时、准确的数据传输。

  • 一场精度的“交响乐”:以低噪声技术协调电源和信号完整性

    一场精度的“交响乐”:以低噪声技术协调电源和信号完整性

    2004 年夏天,一次标准超声波检查显示 Steve Schnier 夫妇即将迎来一对双胞胎。但在几周后进行的另一次超声波检查中,他们惊奇地发现这次显示的是三胞胎。Steve 作为德州仪器开关稳压器事业部的系统工程师,怀疑很可能是不必要的噪声或超声波系统中的信号干扰,导致了这种异常情况。

  • 如何通过低噪声和低纹波设计技术来增强电源和信号完整性

    如何通过低噪声和低纹波设计技术来增强电源和信号完整性

    工程师在为采用时钟、数据转换器或放大器的医疗应用、测试和测量以及无线基础设施的噪声敏感型系统设计电源时,经常遇到的一个问题是如何提高准确度和精度,并最大限度降低系统噪声。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“哔哥哔特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得哔哥哔特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
粤B2-20030274号   Copyright Big-Bit © 2019-2029 All Right Reserved 大比特资讯 版权所有     未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任