关于硬件设计的几点小窍门之信号完整性-电子工程世界

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现象一：这些信号都经过仿真了,绝对没问题
点评：仿真模型不可能与实物一模一样,连不同批次加工的实物都有差别,就更别说模型了。再说实际情况千差万别,仿真也不可能穷举所有可能,尤其是串扰。曾经有一教训是某单板只有特定长度的包极易丢包,最后的原因是长度域的值是0xFF,当这个数据出现在总线上时,干扰了相邻的WE信号,导致写不进RAM。其它数据也会对WE产生干扰,但干扰在可接受的范围内,可是当8位总线同时由0边1时,附近的信号就招架不住了。结论是仿真结果仅供参考,还应留有足够的余量。

现象二：100M的数据总线应该算高频信号,至于这个时钟信号频率才8K,问题不大
点评：数据总线的值一般是由控制信号或时钟信号的某个边沿来采样的,只要争对这个边沿保持足够的建立时间和保持时间即可,此范围之外有干扰也罢过冲也罢都不会有多大影响（当然过冲最好不要超过芯片所能承受的最大电压值）,但时钟信号不管频率多低（其实频谱范围是很宽的）,它的边沿才是关键的,必须保证其单调性,并且跳变时间需在一定范围内。

现象三：既然是数字信号,边沿当然是越陡越好
点评：边沿越陡,其频谱范围就越宽,高频部分的能量就越大;频率越高的信号就越容易辐射（如微波电台可做成手机,而长波电台很多国家都做不出来）,也就越容易干扰别的信号,而自身在导线上的传输质量却变得越差,因此能用低速芯片的尽量使用低速芯片,。

现象四：为保证干净的电源,去偶电容是多多益善
点评：总的来说去偶电容越多电源当然会更平稳,但太多了也有不利因素：浪费成本、布线困难、上电冲击电流太大等。去偶电容的设计关键是要选对容量并且放对地方,一般的芯片手册都有争对去偶电容的设计参考,最好按手册去做。

现象五：信号匹配真麻烦,如何才能匹配好呢？
点评：总的原则是当信号在导线上的传输时间超过其跳变时间时,信号的反射问题才显得重要。信号产生反射的原因是线路阻抗的不均匀造成的,匹配的目的就是为了使驱动端、负载端及传输线的阻抗变得接近,但能否匹配得好,与信号线在PCB上的拓扑结构也有很大关系,传输线上的一条分支、一个过孔、一个拐角、一个接插件、不同位置与地线距离的改变等都将使阻抗产生变化,而且这些因素将使反射波形变得异常复杂,很难匹配,因此高速信号仅使用点到点的方式,尽可能地减少过孔、拐角等问题。

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