信号与电源完整性

Posted 2020-11-24 refrainh

第三章 阻抗与电气模型

阻抗：电压与电流之比，用Z表示，Z = V / I，当信号沿互连传播时，它将不断地探测互连的阻抗，并作出相应的反应。

它(阻抗)是描述互连的所有重要电气特性的关键术语，知道了互连的阻抗和传播时延，也就知道了它的几乎所有电气特性。 

3.1 用阻抗描述信号完整性

　　以下4类基本信号完整性问题都可以用阻抗加以描述。

1.任何阻抗突变都会引起电压信号的反射和失真，这会使信号质量出现问题。如果信号感受到的阻抗保持不变，就不会发生反射，信号也不会失真。衰减效应是由串联和并联阻性阻抗引起的。

2.信号的串扰是由两条相邻信号线条(还有它们的返回路径)之间电场和磁场的耦合引起的，信号间的互耦电容和互耦电感形成的阻抗决定了耦合电流和耦合电压的值。

3.电源供电轨道的塌陷实际上与电源分配网络(PND)的阻抗有关。系统中必然流动着一定的电流量，以供给所有的芯片。当芯片的电流切换时，由于电源和地之间存在着阻抗，就会形成压降。这个压降意味着电源轨道和地轨道从标称值向下塌陷。

4.最大的电磁干扰根源是流经外部电缆的共模电流，此电流由地平面上的电压引起。在地平面上返回电流路径的阻抗越大，电压降即低弹就越大，由它再激起辐射电流。减少电缆电磁干扰的最常用办法是在电缆周围使用铁氧体扼流圈，这主要是为了增加共模电流所受到的阻抗，从而减少共模电流。

阻抗是解决信号完整性问题方法学的核心。为了把物理系统设计成我们希望的最佳性能，就需要把所设计的物理结构转化为与之等效的电路模型，这个过程称为建模。

所建电路模型的阻抗决定了互连怎样影响电压和电流信号。只要建立了电路模型，就能使用电路仿真器预估电压源受到互连阻抗影响后的新波形。或者，使用驱动器及互连行为模型预估信号与阻抗相互作用行为的性能。这个过程称为仿真。

最后，分析预估的波形以确定它们是否满足时序，失真或噪声指标。

建模和仿真这两个关键步骤的基础是：把物理特性转换成阻抗特性，分析阻抗对信号的影响。

                                                                                 

3.2 阻抗的含义

 

Z = V / I  单位：Ω