誤區(qū)一：GHz 速率以上的信號才算高速信號？

提到“高速信號”，就需要先明確什么是“高速”，MHz 速率級別的信號算高速、還是 GHz 速率級別的信號算高速？

傳統(tǒng)的 SI 理論對于“高速信號”有經(jīng)典的定義。

SI：Signal Integrity ，即信號完整性。

SI 理論對于 PCB 互連線路的信號傳輸行為理解，信號邊沿速率幾乎完全決定了信號中的最大頻率成分，通常當(dāng)信號邊沿時間小于 4~6 倍的互連傳輸延時的情況下，信號互連路徑會被當(dāng)做分布參數(shù)模型處理，需要考慮 SI 行為。

所謂“高速”，是指“信號邊沿時間小于 4~6 倍的互連傳輸延時”，可以看出電路板傳輸?shù)男盘柺欠駷?ldquo;高速”，不只取決于信號的邊沿速率，還取決于電路板線路的路徑長度大小，當(dāng)兩者存在一定的比例關(guān)系時，該信號應(yīng)該按照“高速信號”進(jìn)行處理。

誤區(qū)二：有了仿真軟件平臺就可以做好高速PCB設(shè)計(jì)？

EDA 設(shè)計(jì)軟件平臺集成了高速信號仿真功能，這對于高速 PCB 設(shè)計(jì)的規(guī)則制定與執(zhí)行，信號質(zhì)量仿真與評估都有很大的幫助。

但是，在 PCB 實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，有時會出現(xiàn)仿真結(jié)果顯示信號質(zhì)量良好，但是實(shí)際測試時信號質(zhì)量很差，不滿足信號測試標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際上，仿真與測試是不可分的，拿 IBIS 模型為例，通常我們稱之為“行為級模型”，此類仿真模型也是通過芯片不同工作條件下的 V、I 測試曲線建立的，這就存在一個問題，仿真時如果不關(guān)注選取哪種工作條件下的芯片模型，就會仿真不準(zhǔn)，例如：Slow、Typical、Fast。

從上面的例子可以看出，“仿真模型庫”對于仿真結(jié)果至關(guān)重要，必須通過實(shí)際產(chǎn)品項(xiàng)目的仿真測試實(shí)際對比、修正后的仿真模型才能算作“準(zhǔn)確的仿真模型”。

有了好的仿真設(shè)計(jì)平臺不能解決所有問題，還需要“準(zhǔn)確的仿真模型”，另外也要考慮到實(shí)際產(chǎn)品項(xiàng)目的應(yīng)用場景，仿真的某個信號網(wǎng)絡(luò)，會受到電源噪聲、其他信號串?dāng)_等因素影響，這同樣會造成測試結(jié)果與仿真結(jié)果的差異。

誤區(qū)三：仿真軟件中的 PCB 走線“傳輸線模型”是非常準(zhǔn)確的？

仿真軟件中的 PCB 走線不管是微帶線還是帶狀線，都可以通過仿真工具建立模型，這個模型基于層疊和實(shí)際走線的尺寸，通常情況下可以滿足精度要求，但是如果說“非常準(zhǔn)確”，那還有一些差距，這需要從以下幾個方面分析：

（1）PCB 銅皮的粗化 / 棕化處理加工工藝對信號質(zhì)量有影響

PCB加工過程中，為了提高 PCB 銅皮層與介質(zhì)層的結(jié)合強(qiáng)度，降低 PCB 分層風(fēng)險，都會有粗化 / 棕化處理工藝，就是通過打磨或者腐蝕的方式使銅皮表面變得粗糙。

在高速信號在導(dǎo)體中的傳輸，存在“趨膚效應(yīng)”，是指高頻信號傳輸時，在導(dǎo)體中流動的電流將朝外圍或者導(dǎo)體的“表皮”遷移。

PCB 銅皮表面粗糙，一方面影響損耗、另一方面也會影響信號傳輸延時，這一點(diǎn)很好理解，就像汽車在崎嶇不堪的山路行駛時一定會比在柏油馬路上行駛更耗時。

（2）PCB 介質(zhì)的介電常數(shù) Dk、正切損耗角 Df 是隨著頻率變化的

仿真工具中的 PCB 介質(zhì)的 Dk、Df 通常為常數(shù)，但是從信號實(shí)際傳輸?shù)慕嵌龋珼k/Df 是隨著頻率變化的。

Dk/Df 會隨著傳輸信號的速率變化，那么如果仿真工具中把這兩個參數(shù)作為常量處理，就會對傳輸線模型的仿真精度造成影響，信號傳輸速率越高這種影響就會越大。

（3）PCB 板材的“各向異性”影響

PCB 板材通常是“環(huán)氧樹脂+玻璃布”的編織結(jié)構(gòu)，玻璃布的排列方向分為“經(jīng)向”、“緯向”，同時根據(jù)玻璃纖維的粗細(xì)及間距，分成不同型號的 PCB 板材，如：1080、2116 等。當(dāng) PCB 板材采用不同類型玻璃布時，玻璃布與樹脂在板材中的成分比例是不同的。

玻璃布與樹脂材料的 Dk/Df 值相差比較大，當(dāng) PCB 正常走線與玻璃布的相對位置出現(xiàn)差異時，就會導(dǎo)致參考介質(zhì)的 Dk/Df 值不同、信號的阻抗及損耗情況也會不同，如下圖所示，這也是為什么有些項(xiàng)目要求整板 PCB 走線方向要采用 10°的原因。

誤區(qū)四：一種仿真軟件平臺可以搞定所有信號仿真問題

目前還沒有一個統(tǒng)一的仿真軟件平臺可以適用于所有信號仿真場景。行為級信號質(zhì)量仿真用 Cadence SPB SigXplorer，晶體管級仿真用 Synopsys HSPIe，三維電磁場建模用 Ansoft HFSS，時域頻域混合仿真用 Ansoft ADS。目前還沒有哪一款軟件可以一統(tǒng)江湖。

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