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高速电路设计面临的问题

电磁兼容性

*标准GB/T 4365—1995《电磁兼容术语》对电磁兼容定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。它包括两方面的含义：

● 设备、分系统或系统不应产生超过标准或规范规定的电磁骚扰发射限值，电磁骚扰发射是从骚扰源向外发出电磁能量的现象，它是引起电磁干扰的原因。

● 设备、分系统或系统应满足标准或规范规定的电磁敏*限值或*扰度限值的要求，电磁敏*是指存在电磁骚扰的情况下，设备、分系统或系统不能避免性能降低的能力，*扰度是指设备、分系统或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。

一般电子系统的电磁兼容设计，依据其设计的重要性可以分为3个层次：器件及PCB*的设计、接地系统的设计及屏蔽系统设计和滤波设计。

仅仅观察下面的一些内容，就可以了解电磁兼容对于PCB的重要性：

● 时钟产生电路，pcb电路板设计，塑料封装内部元件的辐射，不正确的布线，太大尺寸的走线，不良的阻*控制都可能成为电磁辐射源。

● PCB上的元件可能是射频能量的接1收器，它们很容易从“I/O”电缆接收*的辐射1干扰，并将这个*能量传送到容易受损的电路和设备中。

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视频作者：广州俱进科技有限公司

高速电路设计面临的问题

信号完整性

信号完整性（Signal Integrity，SI）是指信号在信号线上的质量，即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接1收器，则可确定该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

高速PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。

● 反射：信号在传输线上传输时，当高速PCB上传输线的特征阻*与信号的源端阻*或负载阻*不匹配时，信号会发生反射，使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲（Overshoot）是指信号跳变的初个峰值（或谷值），它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应；下冲（Undershoot）是指信号跳变的下一个谷值（或峰值）。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏，下冲会降低噪声容限，振铃增加了信号稳定所需要的时间，从而影响到系统时序。

● 串扰：在PCB中，串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁能量通过互容和互感耦合对相邻的传输线产生的不期望的噪声干扰，它是由不同结构引起的电磁场在同一区域里的相互作用而产生的。互容引发耦合电流，称为容性串扰；而互感引发耦合电压，pcb，称为*串扰。在PCB上，串扰与走线长度、信号线间距，pcb设计外包，以及参考地平面的状况等有关。

● 信号延迟和时序错误：信号在PCB的导线上以有限的速度传输，多层pcb设计，信号从驱动端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。过多的信号延迟或者信号延迟不匹配可能导致时序错误和逻辑器件功能混乱。

高速PCB设计--并联终端匹配

在信号源端阻*很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻*与传输线的特征阻*相匹配，达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。

匹配电阻选择原则：在芯片的输入阻*很高的情况下，对单电阻形式来说，负载端的并联电阻值必须与传输线的特征阻*相近或相等；对双电阻形式来说，每个并联电阻值为传输线特征阻*的两倍。

并联终端匹配优点是简单易行，显而易见的缺点是会带来直流功耗：单电阻方式的直流功耗与信号的占空比紧密相关；双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗，但电流比单电阻方式少一半。

常见应用：以高速信号应用较多。

（1）DDR、DDR2等SSTL驱动器。采用单电阻形式，并联到VTT（一般为IOVDD的一半）。其中DDR2数据信号的并联匹配电阻是内置在芯片中的。

（2）TMDS等高速串行数据接口。采用单电阻形式，在接收设备端并联到IOVDD，单端阻*为50欧姆（差分对间为100欧姆)。