信号完整性（SI）电源完整性（PI）学习笔记（一）信号完整性分析概论

信号完整性分析概论
1.信号完整性（SI）：指在高速产品中由互联线引起的所有问题；研究当互联线与数字信号的电压电流波形相互作用时，其电气特性如何影响产品的性能，SI又叫信号波形失真。
2.电源完整性（PI）：指为有源器件供电的互联线及各相关元件上的噪声；PDN（电源分配网络）
3.电磁兼容（EMC）：主要是指产品自身产生的电磁辐射和由外场导入产品的电磁干扰；一般讨论方案时说电磁兼容，讨论辐射问题时说电磁干扰（EMI）。

4.串扰：在传播信号时，有些电压和电流能够传递到邻近的静态网络上，而这个网络正在处理自己的事务。
5.轨道塌陷：当通过电源路径和地路径的电流发生变化，如芯片输出翻转或内核中的门翻转时，在电源路径和地路径之间的阻抗上产生一个压降。
6.电磁干扰（EMI）：电磁干扰包括三个方面：噪声源、辐射传播路径和天线。
7.SI、PI、EMI六种关键类型
（1）单一网络的信号失真；
（2）互联线中频率相关损耗引起的上升边退化；
（3）两个或多个网络之间的串扰；
（4）作为串扰特殊形式的地弹和电源弹；
（5）电源和地分配中的轨道塌陷；
（6）来自整个系统的电磁干扰和辐射。
8.信号完整性的两个推论：一是随着上升边的减小，这六种问题会变得更严重；二是解决信号完整性的有效办法在很大程度上是基于对互联线阻抗的理解。
9.仿真：三种电气仿真工具
（1）电磁仿真器或3D全波场求解器
（2）电路仿真器
（3）数值仿真工具

10.模型与建模
（1）SPICE，通过求解电路元件表示的微分方程，然后计算时域或频域中的电压和电流，这一过程在时域中称为瞬态仿真，在频域中称为交流仿真。
（2）IBIS:输入/输出缓冲接口特性，输出的是V-I或V-T
（3）三种测量技术：①阻抗分析仪②矢量网络分析仪VNA矢量网络输出阻抗一般为50Ω
③时域反射计 TDR
11.通过计算创建电路模型：
（1）经验法则
（2）解析近似
（3）数值仿真
12.上升边与时钟频率的关系近似为
RT =0.1Tclock
其中： RT：表示上升边，单位为ns. Tclock :表示时钟周期，单位 ns

13.高频或高速领域：时钟频率超过100MHz或上升边小于1ns。

14.电源和信号完整性，checklist，6个关键类型
端接匹配 电感 噪声 寄生参数 IR压降 辐射 串扰 衰减 地弹 轨道塌陷 反射 下冲过冲 上升边退化 阻抗突变 振铃 线延迟 RC时延 返回电流路径。等等