Eric Bogatin：什么时候你应该进行信号完整性分析

stupid

我最近收到多方要求让我给出信号完整性分析的确切定义，以及什么时候需要进行信号完整性分析。换句话说，什么是SI，怎么知道是否需要进行SI分析？那么本周我将给大家简单介绍下。
! |: {6 K! A' \3 D. F0 r! O什么是信号完整性
我们首先从定义出发。信号完整性通常是用来描述互连数字信号的模拟效果，或者是互连是怎样完美信号从芯片传递信号的。另一种描述信号完整性的方法是，正因为由于信号完整性的影响，使得互连与信号的关系变得错综复杂。
* i) {) m) {2 }/ [2 u0 G我喜欢将各种信号完整性问题分为六个类别：


& l$ E2 ^% M* P/ _! S: S' x
1。反射噪音引起的信号质量问题
2。线与输电线路之间的串扰
3。从地层返回路径而来的不连续的反弹噪声
+ S) B( ^& |7 r/ O  |4。互联中的损耗造成的Rise Time上升时间下降
, v9 R0 \2 C1 E* P5。电力输送路径中的电压问题
! U! {1 |) M2 C7 u0 ]6。电磁干扰
+ }$ F$ ?, V8 b+ r7 x7 Z* A8 Q5 F
解决这些问题的方法，是从其根源找出问题的原因，并从设计的一开始就将他们排除在整个系统之外。如果你能够出色得将这些问题在设计中解决，那么你的产品中就不会又信号完整性问题。如果您的信号上升时间都很长，如2-5纳秒，那么信号完整性的影响通常是非常微不足道，互连将变得很容易上手，不管怎么做 – 结果都差不多。反之，上升时间越短，信号完整性问题将越突出。
当然，你不能完全消除这些问题，在设计目标为成本效益占主导的产品中，我们要做的就是使用尽量底的设计余量，而同时把问题降低到最小，到可以接受的水平。同时，您还需要你的产品能够一次成功，因为万一设计出现故障，你很少能负担得起重新设计的时间和成本。您可以增加设计余量，以减少故障的风险，但增加了成本。你该如何进行风险和成本权衡？
这就是信号完整性分析要解决的。

是否要分析呢，这是一个值得思考的问题
如果你想真正降低风险，同时成本对你来说不是问题，那么就重复设计您的产品：利用更多的层面，使用包含大量的电源层的底层的封装，在电源层和底层之间使用足够薄的绝缘层，大量的去耦电容，使用宽的信号路径，聚四氟乙烯的层压板，使用微孔HDI 载板。
即使如此，谁也不能保证信号完整性问题会完全被消除，但这么做故障的风险会降到很低。如果您想保留低风险，同时又尽量减少不必要的设计余量，那么你要做的就是在投入生产之前做信号完整性分析，让你对产品有足够的信心，以保证在成本降低的时候，该产品仍然能够正常工作。如果一切ok的话，那么就送到生产厂进行生产。
信号完整性分析是对系统性能进行评估，然后再建立自己的产品。这不仅仅是一个使用复杂的模拟工具的问题，而是在于通过设计准侧，分析近似值，数值仿真工具来取得适当的平衡。所有这些工具在分析系统中起到非常重要的作用。如果您对您的分析工具很有信心，即使设计余量很小，这些工具也可以大幅降低你的风险以及产品无法工作的可能性。
' A6 A2 U2 k! r8 @信号完整性分析，可以节省时间和金钱，使你提高学习曲线，并获得一个成本效益非常高的设计流程。您做的正确分析越多，同样的风险水平下您需要加入的设计余量就越少，从而潜移默化的降低产品成本。
8 B0 Z' g1 K% v4 J% ?所以，什么时候应该去进行信号完整性分析？如果您使用5纳秒的信号，你可能能够依靠运气使您的设计工作一次成功。
6 f+ u) R) O  p0 ^但请记住，随着时钟频率上升，运气所占的比率就越来越低了。这时候你就需要通过信号完整性分析来帮助你实现具有成本效益并且一次性成功的设计。

; c  \7 O' v2 c- aEric Bogatin,“信号完整性福音书”，他是Bogatin Enterprises的建立者，并且是很长时间担任设计方面的指导者。您可以询问他很多关于信号完整性方面的问题。他的联系方式是eric@bethesignal.com

tangryshe

风风点点 发表于 2012-2-8 15:19
2 n4 t, {8 i$ C0 ~) L1 V! r7. Use loosely coupled differential pairs, with symmetrical lines

loosely coupled  是怎么理 ...

9 {9 y9 s; T, Y  p7 ^3 C7 u松耦合的意思
- Q7 f% k8 M4 u. D5 E$ C% t! Z在差分对线宽约等于间距时 称之为紧耦合
在差分对间距大于2倍线宽时 可以称之为松耦合

草草

tangryshe 发表于 2013-9-5 21:25
/ P) A; Y  S# `松耦合的意思
) `& r! s/ I8 K* M8 `, z在差分对线宽约等于间距时 称之为紧耦合
" l' H; T: B/ s5 d1 [在差分对间距大于2倍线宽时 可以称之为松耦合

请教：此处差分对间距是指差分对与差分对之间，还是只差分对对内？Intra-pair还是inter-pair？

tangryshe

草草 发表于 2013-12-6 21:25
请教：此处差分对间距是指差分对与差分对之间，还是只差分对对内？Intra-pair还是inter-pair？

% i2 l. C1 D' h% ~/ v  q间距是指Intra-pair 两条单线的距离（邻边到邻边）

stupid

ZT：听Eric Bogatin讲座归来

1 {! G4 [8 b- m1 \4 qEric Bogatin可以说是信号完整性的传教者吧，那本蓝色的《信号完整性分析》可谓是入门宝典。讲座在浦东的国际博览中心举行。
/ Q, h& `0 ~2 s: Y) K0 q/ T
) d  h4 K& j# REric的今天的讲座比较基础，首先的话题是传输线的基础理论，不是从电报方程来推导公式，而是生动的把自己比作为信号，去从瞬态信号的角度来阐述信号传播的原理,他自己的网站就是www.BeTheSignal.com——“成为信号”这是他会说的中文。
2 X- l7 m- ]! `! X$ p. c- h; o
然后的话题就是高速设计者的10个习惯，时间的关系，他只说了4个，其中一个就是关于stub的问题。我最后去问他如果一个驱动带好几分支接收器端，应该如何端接匹配。他回答没有办法去端接匹配，这种分支接法带宽是有限制的。
后面的就是关于S参数，包括单端的和差分的S参数，Eric果然是本着simplified的原则，把常常让人混淆的S参数说的很明白简单。

gonethewind

适合入门的人听听。

binmuk

他最近还有啥活动？能否分享下？

stupid

是这样，Eric Bogatin 本人很少来中国，事实上我也没见过，倒是Allen跑到美国参加Designcon时见过。不过他的网站上倒是有不少内容，并且提供RSS，可以学到不少东西。

Eric Bogatin本人也是非常的幽默，经常讲一些跟SI有关的话题。

stupid

2 t5 Z/ I& c$ K; f' I1 U1. Design all interconnects as controlled impedance and terminate when necessary
, Q1 e( R6 S$ m+ E+ {6 H2. Space out signals as far as possible
; Q9 ^# F2 A, J' a3. Don’t cross the return current streams
9 d6 I( O  ?" L, i: k4. Do not allow signals to cross gaps in return planes
0 u, |  l* q; E+ O1 r5. Use return vias adjacent to EVERY signal via
9 F* v! R. z2 W4 v5 _( b6. Keep all stubs short
! j6 G* {! b0 r; K1 H" ]7. Use loosely coupled differential pairs, with symmetrical lines
8. Use multiple power and ground planes on adjacent layers with thin dielectric between them
( c/ G1 @3 v) ]5 R3 {9. Use shortest surface traces possible for decoupling capacitors
% Z1 Y8 U6 K* f: j10. Use enough total capacitance for low frequency and enough capacitors for low inductance at high frequency. Use SPICE to optimize capacitor values to avoid parallel resonances.

6 j- n$ p0 h" N: E) I# V" ^3 qBogatin 9月份会再来中国，附近的同学敬请留意。

附件是3月份的讲稿，估计9月份讲剩下的话题。 VL-131.rar (1.78 MB, 下载次数: 265)

2010-8-9 17:59 上传

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oxoxox

回复 2# stupid
这个是我blog上的日志，呵呵。
1 o0 Z- t% O+ Q# k% _上次Eric的讲座很好，虽然内容是比较基础一点。

; S2 w, m6 ~' s* N+ e欢迎访问我的信号完整性博客
( ?) _3 B, v0 c关于信号完整性方面的知识，部分原创，部分转载，部分为翻译内容。

John-L

回复  stupid
. Q5 v$ R+ ~# E3 X* |; b这个是我blog上的日志，呵呵。
( o. m1 q; v* w; F; \- ?6 r上次Eric的讲座很好，虽然内容是比较基础一点。
% o1 C' S+ j% `2 w; Q
* x5 ]" H7 t) t) R3 i' v欢迎访问 ...
oxoxox 发表于 2010-8-18 18:41

; b0 ~/ M# F; M  R想看看。你的博客地址？谢谢

oxoxox

回复 8# John-L

( P0 Z1 {9 w0 C% q: O3 X/ R7 p% l, j
: z& A' x" L9 Y/ V1 `* t: B' l; i    http://www.signal-integrity.org/

John-L

回复 9# oxoxox
7 H1 J' d) ~2 A
" t2 v1 p2 i9 k$ s( f( n$ x" S/ ]
( y" j% v9 J; w0 n# A    很不错，谢谢！

benin

谢谢

oneagain

能不能把eric的九月份演讲内容也传上来看看啊？

clp783

多发这类的资源吧

cainiao1234

久闻大名...

airflyone

great job 楼主  
thanks