《高速电路设计与仿真自学笔记》（一）SI概念

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目录

① 信号完整性定义

② 什么时候需要考虑信号完整性问题

1、 信号完整性定义

信号完整性(Signal Integrity）：指信号在传输过程中的质量问题。包括电压、电流在互连结构中产生的噪声、干扰及由其造成的时序影响等。概念图如图1-1所示。

图1-1 信号完整性概念图

●现实世界里的数字信号并不只是0或1的表现，一定会存在从0到1或从1到0的跳变过程。示意图如图1-2所示。

图1-2 实际的电平变化

●正如Dr. Howard Johnson 的描述:“Signal integrity is a field of study half-way betweendigital design and analog circuit theory”。意为：信号完整性是一个介于数字设计和模拟电路理论之间的研究领域。

●我们可以认为信号完整性考虑的是在数字信号传输过程中所有频率分量经过互连路径的模拟响应。我们可以称之为“模数信号纠缠”。

2、 什么时候需要考虑信号完整性问题

在涉及到高速数字电路、集成电路、总线架构、通信系统、高频电路等领域的设计和分析。

在数字世界中，边沿速率几乎完全决定了信号中的最大的频率成分，通常从工程经验认为当信号边沿时间小于4~6倍的互连传输时延时，信号互连路径会被当作分布参数模型处理，并需要考虑信号完整性的行为。

3、相关术语解析（分布与集总）

集总元件（Lumped Elements）：当信号互连的电路尺寸远小于最高频率所对应的波长，此时的电路等效于一阶电路元件，被称为集总元件。

分布式元件（Distributed Elements）：当信号互连的电路尺寸接近最高频率所对应的波长，（由于互连路径上不同位置的电压或电流的大小与相位均可能不同），此时的电路等效于多阶电路元件，被称为分布式元件。

信号完整性中的互连模型都是基于集总元件和分布元件来加以描述。

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参考文献：《Cadence高速电路设计 Allegro Sigrity SIPIEMI设计指南》陈兰兵