视频分配器中提高信号完整性的方法

引言

　　处理高速电子系统的信号完整性问题一直是比较难于处理的,特别是越来越多的芯片的工作频率超过了100 MHz,信号的边沿越来越陡(已达到ps级) ,这些高速器件性能的提高更增加了系统设计的难度。同时,高速系统的体积不断减小使得PCB板的密度迅速提高。信号完整性问题已经成为新一代高速产品设计中越来越值得注意的问题。

信号完整性问题的产生

　　信号完整性(SI)是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。从广义上讲，信号完整性问题表现为反射、串扰、地弹和延迟等。

反射

　　反射现象的原因是信号传输线的两端没有适当的阻抗匹配。信号功率的一部分经传输线传给了负载，另一部分则向源端反射。布线的几何形状、不适当的端接、经过连接器的传输及电源平面不连续等因素均会导致信号反射。

串扰

　　信号串扰是没有电气连接的信号线之间的感应电压和感应电流产生的电磁耦合现象。这种耦合会使信号线起到天线的作用，其电容性耦合引发耦合电流，感性耦合引发耦合电压，并且随着时钟速度的升高和设计尺寸的减小而加大。由于信号线上的交变信号电流通过时，会产生交变磁场，处于磁场中的其它信号线会感应出信号电压。在低频段，导线间的耦合可以建立为耦合电容模型；在高频段，可以建立为LC集中参数导线或传输线模型。另外，PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性以及信号线端接方式对串扰都有一定的影响。

地弹

　　主要是源于电源路径以及ＩＣ封装所造成的分布电感的存在。当系统的速度愈快，同时转换逻辑状态的Ｉ／Ｏ引脚个数愈多时，会产生较大的瞬态电流，导致电源线上和地线上电压波动和变化，这就是平时所说的接地反弹。接地反弹噪声会造成系统的逻辑运作产生误动作。

延迟

　　延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端到达接收端的传输延迟。信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。