信号质量测试之主要问题一
逍遥萧楠
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2019.12.31
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注:本文因网页无法上传表格,所以将表格转化为图片上传。

各行各业一般都应该进行信号质量的测试,下面笔者对几种主要的信号质量问题进行说明,让大家对信号质量有一个初步认识。

1) 过冲

产生原因:

n 其它相邻信号串扰;

n 器件驱动能力太强;

n 没有匹配或者匹配不当。

常用的解决方式:

n PCB布线避开干扰源和耦合路径;

n 增加电阻匹配,参考做法是始端串电阻或者末端并阻抗(电阻),减少过冲。

2) 毛刺(噪声)

危害:

容易造成控制信号控制错误或时钟信号相位发生错误:

n 数据线上的毛刺如果被采样到,可能造成判断结果错误;

n 边沿触发的器件中,时钟线上的毛刺可能会使得采样到多余的数据(相当于多了一拍时钟)。

产生原因:

n PCB走线串扰(例如数据线和时钟线并行走线较长,信号线放置在晶振等干扰源附近);

n 外界干扰,如地线噪声等;

n 逻辑出现竞争、冒险

解决建议

n 控制器件布局和PCB走线,信号远离干扰源;

n 添加去耦电容或输出滤波等。滤波器件尽量靠近信号管脚;

n 逻辑设计中添加冗余项,或者采用同步逻辑设计,避免竞争冒险;

注意:

n 毛刺脉冲带来的问题多发生在器件替代后出现问题;

n 如果负向毛刺时始终落在高电平判决门限以上,那么没有什么影响(因为始终会被判断为高电平);如果正向毛刺始终落在低电平判决门限以下,那么没有什么影响(因为始终会被判断为低电平)。

3)回勾(台阶)

危害:

n 主要是时钟类信号上的回勾有危害,可能会使得采样到多余的数据(相当于多了一拍时钟),影响了时钟信号上升沿和下降沿的单调性;

n 对于电源信号,上电边沿的回勾可能导致系统死机,需要结合复位信号判断是否可以接受;

n 数据信号由于一般是在数据的中间采样,回勾的影响不是很大(除非速率很高,建立保持时间1~2ns,这时需要考虑回勾对数据的影响)。

产生原因主要是所匹配的电阻不当。

解决建议:增加合适的匹配。一般来讲,对于单端信号,单板内信号可以加33欧电阻始端匹配,板间信号加200欧电阻匹配较合适。

注意:如上面毛刺项的说明,如果回勾始终落在高电平判决门限以上(或者始终落在低电平判决门限以下),那么没有什么影响,不需要进行处理,因为会被判断为高电平(或低电平)

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