高速PCB設計中影響信號質量的5大問題

在高速PCB設計中,“信號”始終是工程師無法繞開的一個知識點。不管是在設計環節,還是在測試環節,信號質量都值得關注。在本文中,我們主要來了解下影響信號質量的5大問題。

根據目前工作的結論,信號質量常見的問題主要表現在五個方面:過沖,回沖,毛刺,邊沿,電平。

01過沖

過沖帶來的問題是容易造成器件損壞,過沖過大也容易對周圍的信號造成串擾。造成過沖大的原因是不匹配,消除的方法有始端串電阻或末端并阻抗(或電阻)。

02毛刺

毛刺作用在高速器件上,容易造成誤觸發、控制信號控制錯誤或時鐘信號相位發生錯誤等問題,毛刺脈沖帶來的問題多發生在單板工作不穩定或器件替代后出現問題。造成毛刺的原因很多,比如邏輯冒險,串擾、地線反彈等,其消除的方法也不盡相同。

03邊沿

邊沿速度緩慢發生在信號線上時,會造成數據采樣錯誤。其產生原因通常是輸出端容性負載過大(負載數量過多),輸出是三態時充(放)電電流小等原因。

04回沖

回沖產生的原因是信號線不匹配或多負載等原因,消除的方法是加匹配電阻或調整總線的拓撲結構。

05電平

輸入電平幅度不符合要求時,會造成器件輸出錯誤。導致電平異常的原因主要有:輸出過載,電平不匹配,三態總線、總線沖突等原因。

工程師在進行信號質量測試時,應該具備以下三方面的知識:

1)對測量工具(示波器)有清楚的了解,要了解示波器的性能,掌握示波器及其探頭的使用,清楚信號質量異常的測試與示波器菜單設置間的配合關系。

2)對異常的信號形式有全面和清楚的認識,對異常信號的異常指標有了解。

3)對被測單板的原理電路有一定的認識和了解,要求能夠對信號進行分類,了解板上的關鍵器件、關鍵總線、關鍵信號的信號質量要求和相關時序參數。

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