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什么是信号完整性？
信号完整性是对电信号质量的一种衡量。它是电子系统和元件设计中的一个关键因素，特别是高速数字设备。不良的信号完整性会导致数据传输的错误，降低性能，甚至是硬件故障。
许多因素会影响信号完整性，包括电磁干扰（EMI）、串扰、阻抗失配和信号衰减。良好的设计实践和适当的测试可以帮助确保系统满足其信号完整性要求。
什么是信号完整性测试？
完整性测试可以验证和描述系统中电信号的质量。它是电子设备设计和验证的一个组成部分，特别是那些高速运行的设备。
有许多完整性测试，每个测试都针对信号质量的一个特定方面。标准测试包括眼图、抖动测量和误码率（BER）测试。
测量数字系统中的信号完整性的基础知识
要评估数字系统的信号完整性，需要测量一些基本参数。
- 抖动测量。抖动是对数字信号的时间变化的测量。它取决于几个因素，包括噪声、串扰和阻抗失配。
- 眼图。眼图是一个数字信号的图形表示。它显示了信号随时间变化的电压水平，可用于评估随机抖动。
- 比特错误率（BER）。误码率衡量的是错误接收的比特的百分比。误码率高表明信号完整性差。
这些只是在评估信号完整性时需要测量的几个比较重要的参数。其他因素包括噪声、串扰和阻抗失配。
如何确定示波器的信号完整性
在确定示波器的信号完整性时，需要考虑几个因素。其中最重要的因素有以下几点。
| 因素 | 解释 |
|---|---|
| 带宽 | 示波器的带宽是评估信号完整性时要考虑的最重要的规格之一。一个带宽宽的示波器比一个带宽窄的示波器能更准确地捕捉高频信号。 |
| 采样率 | 示波器的采样率决定了该示波器测量信号的频率。更高的采样率将使高速信号的测量分辨率更高，但需要更多的处理能力和内存。 |
| 上升时间 | 示波器的上升时间衡量示波器从低电压水平过渡到高电压水平的速度。与上升时间较慢的示波器相比，上升时间快的示波器能够更准确地捕捉信号电平的急剧变化。 |
| 信噪比 | 信噪比（SNR）衡量示波器输入级的质量。较高的信噪比意味着信号中的噪声较少，而示波器将能够准确地再现波形的形状。 |
| 抖动 | 抖动是衡量示波器信号时间的稳定性。一个低抖动的示波器将能够比高抖动的示波器更保真地捕捉重复的信号。 |
什么时候你应该担心信号的完整性？
有几种情况下，信号的完整性会成为一个问题：
- 高速数字系统。超过1Gbps的数据率需要特别注意信号的完整性。
- 射频系统。信号完整性在射频（RF）系统中特别重要，因为即使是少量的干扰也会造成问题。
- 模拟系统。尽管在模拟系统中，信号完整性比数字系统中的问题要少，但在某些情况下它仍然是一个因素。
如果你正在设计或使用任何这些系统，最好能意识到潜在的信号完整性问题。
如何提高信号完整性
有几个基本步骤可以改善系统信号的完整性：
- 使用高质量的元件。使用高质量的元件可以帮助减少噪音和干扰。
- 保持线路短。线路应尽可能短，以减少阻抗不匹配。
- 最大限度地减少串扰。通过保持线迹分离和使用屏蔽电缆，可以最大限度地减少串扰。
通过遵循这些简单的准则，你可以帮助确保你的系统具有良好的信号完整性。
同步切换噪声（地线反弹）
同步切换噪声（地线反弹）是当多个数字输出驱动器同时打开或关闭时可能发生的干扰。它是由电源和地平面的电感引起的，可以通过适当的接地技术和在每个输出之间使用电阻来减少。接地技术包括使用星形接地，保持导线短，以及使用电源和接地平面。
关于信号完整性的常见问题
什么是ADC位数和ENOB？
ADC位是指模数转换器（ADC）用来量化输入信号的位数。位数越多，转换就越精确。ENOB（有效位数）衡量一个ADC的准确性。它考虑到了诸如噪音和失真等可能降低转换精度的因素。
什么是阻抗和路由？
阻抗是对电流流动的阻力的测量。它用字母 "Z "表示，单位是欧姆。
路由是设计线路在电路板上的路径的过程。在布线时考虑阻抗是很重要的，因为阻抗不匹配会导致信号反射并降低信号的完整性。
什么是电磁干扰？(EMI)
电磁干扰（EMI）是一种可以降低电子设备的性能的干扰。它是由电磁场引起的，可以使用屏蔽和适当的接地技术将其降到最低。
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