高速电路设计/信号完整性的一些基本概念

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  高速电路设计/信号完整性的一些基本概念

1.信号完整性（Signal Integrity）：就是指电路系统中信号的质量，如果在要求的时

间内，信号能不失真地从源端传送到接收端，我们就称该信号是完整的。

2.传输线（Transmission Line）：由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线，我们

称之为传输线，有时也被称为延迟线。

3.集总电路（Lumped circuit）：在一般的电路分析中，电路的所有参数，如阻抗、容

抗、感抗都集中于空间的各个点上，各个元件上，各点之间的信号是瞬间传递的，这种

理想化的电路模型称为集总电路。

4.分布式系统(Distributed System)：实际的电路情况是各种参数分布于电路所在空间

的各处，当这种分散性造成的信号延迟时间与信号本身的变化时间相比已不能忽略的时

侯，整个信号通道是带有电阻、电容、电感的复杂网络，这就是一个典型的分布参数系

统。

5.上升/下降时间（Rise/Fall Time）：信号从低电平跳变为高电平所需要的时间，通常

是量度上升/下降沿在10%-90%电压幅值之间的持续时间，记为Tr。

6.截止频率（Knee Frequency）：这是表征数字电路中集中了大部分能量的频率范围（

0.5/Tr），记为Fknee，一般认为超过这个频率的能量对数字信号的传输没有任何影响。



7.特征阻抗（Characteristic Impedance）：交流信号在传输线上传播中的每一步遇到

不变的瞬间阻抗就被称为特征阻抗，也称为浪涌阻抗，记为Z0。可以通过传输线上输入

电压对输入电流的比率值(V/I)来表示。

8.传输延迟（Propagation delay）：指信号在传输线上的传播延时，与线长和信号传播

速度有关，记为tPD。

9.微带线（Micro-Strip）：指只有一边存在参考平面的传输线。

10.带状线（Strip-Line）：指两边都有参考平面的传输线。

11.趋肤效应（Skin effect）：指当信号频率提高时，流动电荷会渐渐向传输线的边缘

靠近，甚至中间将没有电流通过。与此类似的还有集束效应，现象是电流密集区域集中

在导体的内侧。

12.反射（Reflection）：指由于阻抗不匹配而造成的信号能量的不完全吸收，发射的程

度可以有反射系数ρ表示。

13.过冲/下冲（Over shoot/under shoot）：过冲就是指接收信号的第一个峰值或谷值

超过设定电压——对于上升沿是指第一个峰值超过最高电压；对于下降沿是指第一个谷

值超过最低电压，而下冲就是指第二个谷值或峰值。

14.振荡：在一个时钟周期中,反复的出现过冲和下冲,我们就称之为振荡。振荡根据表现

形式可分为振铃（Ringing）和环绕振荡，振铃为欠阻尼振荡,而环 普竦 为过阻尼振荡

。

匹配（Termination）：指为了消除反射而通过添加电阻或电容器件来达到阻抗一致的效

果。因为通常采用在源端或终端，所以也称为端接。

15.串扰：串扰是指当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望

的电压噪声干扰，这种干扰是由于传输线之间的互感和互容引起的。

信号回流（Return current）：指伴随信号传播的返回电流。

16.自屏蔽（Self shielding）：信号在传输线上传播时，靠大电容耦合抑制电场，靠小

电感耦合抑制磁场来维持低电抗的方法称为自屏蔽。

17.前向串扰（Forward Crosstalk）：指干扰源对牺牲源的接收端产生的第一次干扰，

也称为远端干扰(Far-end crosstalk)。

18.后向串扰（Forward Crosstalk）：指干扰源对牺牲源的发送端产生的第一次干扰，

也称为近端干扰(Near-end crosstalk)。

19.屏蔽效率（SE）：是对屏蔽的适用性进行评估的一个参数，单位为分贝。

吸收损耗：吸收损耗是指电磁波穿过 蔽罩的时候能量损?的数量。

20.反射损耗：反射损耗是指由于屏蔽的内部反射导致的能量损耗的数量，他随着波阻和

屏蔽阻抗的比率而变化。

21.校正因子：表示屏蔽效率下降的情况的参数，由于屏蔽物吸收效率不高，其内部的再

反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加，所以校正因子是个负数，而且只使用于薄屏蔽

罩中存在多个反射的情况分析。

22.差模EMI：传输线上电流从驱动端流到接收端的时候和它回流之间耦合产生的EMI，就

叫做差模EMI。

23.共模EMI：当两条或者多条传输线以相同的相位和方向从驱动端输出到接收端的时候

，就会产生共模辐射，既共模EMI。

24.发射带宽：即最高频率发射带宽，当数字集成电路从逻辑高低之间转换的时候，输出

端产生的方波信号频率并不是导致EMI的唯一成分。该方波中包含频率范围更宽广的正弦

谐波分量，这些正弦谐波分量是工程师所关心的EMI频率成分，而最高的EMI频率也称为

EMI的发射带宽。

25.电磁环境：存在于给定场所的所有电磁现象的总和。

26.电 派