吉茂林 王瑋

摘要：本文主要介紹了航空電子產(chǎn)品的信號(hào)完整性設(shè)計(jì)中信號(hào)傳輸損耗控制、信號(hào)反射處理、信號(hào)串?dāng)_控制、差分互聯(lián)設(shè)計(jì)，依據(jù)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：信號(hào)完整性;信號(hào)串?dāng)_控制

一、引言

航空電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中時(shí)常會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題：在設(shè)計(jì)高頻高速信號(hào)電路時(shí)，未考慮信號(hào)完整性問(wèn)題帶來(lái)的影響，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量差，裝機(jī)后在復(fù)雜工作環(huán)境中不滿足產(chǎn)品性能要求。

為了解決上述電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的可靠性問(wèn)題，開展信號(hào)完整性設(shè)計(jì)分析。目的是在PCB設(shè)計(jì)中就考慮影響信號(hào)完整性的因素，設(shè)計(jì)過(guò)程中或設(shè)計(jì)完成后利用仿真進(jìn)行定性或定量分析，進(jìn)而排查并優(yōu)化可能存在的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，以提高電路健壯性。

二、信號(hào)完整性概述

信號(hào)完整性是指信號(hào)傳輸過(guò)程中能夠保持信號(hào)時(shí)域和頻域特性的能力，即信號(hào)在電路中能以正確的時(shí)序、幅值以及相位等做出響應(yīng)。信號(hào)完整性主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

（1）信號(hào)沿印制板傳輸線傳遞時(shí)，由于輻射損耗、導(dǎo)線損耗和介質(zhì)損耗，會(huì)使信號(hào)強(qiáng)度衰減。必要時(shí)，需對(duì)印制板傳輸線的衰減常數(shù)進(jìn)行測(cè)定或計(jì)算。

（2）信號(hào)傳輸過(guò)程中，只要遇到瞬時(shí)阻抗突變，就會(huì)存在反射和失真，現(xiàn)象包括：振鈴、邊沿是否單調(diào)、過(guò)沖/下沖、邊沿臺(tái)階等。

（3）串?dāng)_是兩條信號(hào)線之間距離相近產(chǎn)生耦合，在信號(hào)線之間的互感和互容而引起的噪聲，在高頻、高速電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視信號(hào)串?dāng)_。

（4）差分互連是利用存在耦合的傳輸線進(jìn)行信號(hào)輸入輸出，抵御差分串?dāng)_的魯棒性高，且具有對(duì)抗返回路徑間隙阻抗突變的能力。

三、信號(hào)串?dāng)_控制設(shè)計(jì)分析

（一）信號(hào)串?dāng)_控制注意事項(xiàng)

控制信號(hào)串?dāng)_應(yīng)注意：

（1）如果布線空間允許，線間距宜盡量大。

（2）同層和相鄰層走線不宜長(zhǎng)距離平行。

（3）信號(hào)線間應(yīng)隔離地線。

（4）信號(hào)線過(guò)孔周圍應(yīng)接地過(guò)孔。

（二）設(shè)計(jì)應(yīng)用

DDR3數(shù)據(jù)信號(hào)線屬于高速信號(hào)線，信號(hào)線間容易發(fā)生串?dāng)_，設(shè)計(jì)要求滿足3W原則，當(dāng)前信號(hào)線寬4.0mil，信號(hào)間距為8.0mil，如圖1和圖2所示。

四、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法是根據(jù)要求研制產(chǎn)品樣機(jī)，然后進(jìn)行電路調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后重新設(shè)計(jì)再次加工調(diào)試，即所謂“試錯(cuò)”方式。這種方法開發(fā)周期長(zhǎng)，成本很高，有時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題可能需要多次改版才能解決。如今產(chǎn)品的研制時(shí)間和產(chǎn)品的成本、性能同等重要，采用傳統(tǒng)做法效率會(huì)很低。如果在設(shè)計(jì)初期不考慮信號(hào)完整性，就很難做到一次成功。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《信號(hào)完整性分析 Signal Integrity：Simplified》 [美] Eric Bogatin 著，李玉山、李麗平 等譯，電子工業(yè)出版社