信號(hào)完整性和電源完整性，你真的能區(qū)分嗎？

什么是信號(hào)完整性?你知道嗎?信號(hào)完整性是指信號(hào)在傳輸路徑上的質(zhì)量，傳輸路徑可以是普通的金屬線，可以是光學(xué)器件，也可以是其他媒質(zhì)。信號(hào)具有良好的信號(hào)完整性是指當(dāng)在需要的時(shí)候，具有所必需達(dá)到的電壓電平數(shù)值。差的信號(hào)完整性不是由某一單一因素導(dǎo)致的，而是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中多種因素共同引起的。電源完整性簡(jiǎn)稱PI，是確認(rèn)電源來源及目的端的電壓及電流是否符合需求。電源完整性在現(xiàn)今的電子產(chǎn)品中相當(dāng)重要。究竟他們之間有何區(qū)別呢?下面我們一起了解相關(guān)知識(shí)!

電源完整性仿真

在電源完整性分析中，主要仿真類型有直流壓降分析、去耦分析和噪聲分析。

直流壓降分析包括對(duì)PCB上復(fù)雜走線和平面形狀的分析，可用于確定由于銅的電阻將損失多少電壓。

此外，還可以使用直流壓降分析來確定高電流密度區(qū)域。實(shí)際上，可以使用熱仿真器對(duì)它們進(jìn)行協(xié)同仿真，以查看熱效應(yīng)。幸運(yùn)的是，針對(duì)直流壓降問題的解決方案非常簡(jiǎn)單：添加更多的金屬。

這些額外金屬可能會(huì)采用更寬和/或更厚的走線和平面形狀、額外平面或額外過孔。

圖3：顯示PI/熱協(xié)同仿真中“熱點(diǎn)”的電流密度和溫度圖

上面簡(jiǎn)要討論的去耦分析旨在確定和最大限度減少電路板不同IC位置上電源與地面之間的阻抗。去耦分析通常會(huì)驅(qū)動(dòng)PDN中所用電容器的值、類型和數(shù)量的變化。

因此，它需要包括寄生電感和電阻的電容器模型。它還會(huì)驅(qū)動(dòng)電容器安裝方式的變化和/或電路板疊層的變化，以滿足低阻抗要求。

表1：信號(hào)完整性和電源完整性之間的差異

信號(hào)完整性和電源完整性的分析對(duì)于成功的高速數(shù)字設(shè)計(jì)來說是至關(guān)重要的。它們?yōu)樾枰M(jìn)行哪些設(shè)計(jì)更改提供了有價(jià)值的見解。

此外，隨著建模方法和計(jì)算能力的改善，如果能夠同時(shí)仿真這兩種類型的完整性，則會(huì)清楚地了解電路的實(shí)際行為、設(shè)計(jì)中真正存在的利潤(rùn)以及它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)最佳可能性能。

信號(hào)完整性仿真

上一期我們已經(jīng)了解到信號(hào)完整性仿真重點(diǎn)分析有關(guān)高速信號(hào)的3個(gè)主要問題：信號(hào)質(zhì)量、串?dāng)_和時(shí)序。

對(duì)于信號(hào)質(zhì)量，目標(biāo)是獲取具有明確的邊緣，且沒有過度過沖和下沖的信號(hào)。

通常，可以通過添加某種類型的端接以使驅(qū)動(dòng)器的阻抗與傳輸線的阻抗相匹配來解決這些問題。

對(duì)于多點(diǎn)分支總線，并非總能匹配阻抗，因此，需要將端接和拓?fù)涞拈L(zhǎng)度變化相結(jié)合來控制反射，使得它們不會(huì)對(duì)信號(hào)質(zhì)量和時(shí)序產(chǎn)生不利影響。

圖2：使用信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)空間探索消除信號(hào)質(zhì)量和串?dāng)_問題

可以運(yùn)行這些相同的仿真，以確定信號(hào)經(jīng)過電路板時(shí)的傳輸時(shí)間。電路板時(shí)序是系統(tǒng)時(shí)序的一個(gè)重要組成部分，并受線路長(zhǎng)度、其在經(jīng)過電路板時(shí)的傳播速度以及接收器中波形形狀的影響。

由于波形的形狀確定了接收的信號(hào)穿越邏輯閾值的時(shí)間，因此，它對(duì)于時(shí)序來說是非常重要的。這些仿真通常會(huì)驅(qū)動(dòng)走線長(zhǎng)度約束的變化。

通常運(yùn)行的另一個(gè)信號(hào)完整性仿真是串?dāng)_。

這涉及多條相互耦合的傳輸線。隨著走線擠進(jìn)密集的電路板設(shè)計(jì)，了解它們正在相互耦合多少能量對(duì)于消除因串?dāng)_產(chǎn)生的錯(cuò)誤是非常重要的。這些仿真將推動(dòng)走線之間的最小間距要求。以上就是信號(hào)完整性解析，希望能給大家?guī)椭?