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信号完整性分析的重要性

 

                    信号完整性分析的重要性

今非昔比
    随着电子、通信技术的飞速发展,高速系统设计(HSSD)在以下几个主要方面的挑战越来越突出,且与以往绝然不同:
    ――集成规模越来越大,I/O数越来越多,单板互连密度不断加大;
    ――时钟速率越来越高,信号边缘速率越来越快,导致系统和单板信号完整性(SI)问题更加突出;
    ――产品研发以及推向市场的时间不断减少,一次性设计的成功显得非常重要;
    以上种种,导致高速电路中的信号完整性问题变得越来越突出。反射、串扰、传输时延、地/电层噪声等,可以严重影响设计的功能正确性。若在电路板设计时不考虑其影响,逻辑功能正确的电路在调试时往往会无法正常工作。信号完整性分析的重要作用这时就越发清晰地呈现出来,如以下几个方面:
    (1)优化硬件原理设计――包括负载拓扑的分析、信号匹配的选型、连接器信号的分布等等;
    (2)解决高速PCB设计难题――不同频率和沿速率的信号质量前期分析及设计指导;针对阻抗、反射、串扰等传输线效应的控制和设计方案;信号时序的分析和设计指导等等;
    (3)提供信号质量问题的定位分析和诊断――产品出现的信号质量问题的分析和解决、SI测试验证等。
    以上说明信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计(HSSD)的唯一有效途径。 


大势所趋
    现在PCB设计的时间越来越短,越来越小的电路板空间,越来越高的器件密度,极其苛刻的布局规则和大尺寸的元件使得设计师的工作更加困难。采用SI分析方法及相关技术的应用,可在PCB设计前期进行信号规则的分析(如时序和关键信号的分析),然后将分析所得的电气规则输入布线工具进行具体布线设计,这样既可在设计过程中保证信号质量,又可解放人力、提高设计效率,满足市场要求。而这也正是现今国际领先的PCB设计方法和流程,脱离了SI分析技术就无法作到这点。
    将SI深入地融入到产品开发尤其是高速PCB设计当中,最终为产品设计提供优化的解决方案,已经成了产品成功的关键一环。
    信号完整性工程设计在国外已是一种专门的职业。INTEL、CISCO、MOTOROLA、AMP、LUCENT、IBM、HP等许多公司都已有自己专职的工程师,另外、几乎每个产品的开发团队中都有专职或兼职的CAD/SI设计人员,他们和电路设计工程师协同工作,解决产品中经常出现的高速高密设计问题。
    国内在该领域除了极个别知名企业有这种专门团队进行过多年探索研究外,其他几乎还是个空白,这就带来了很多问题,同时也已引起了国内同行的重大关注。


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