信号完整性需要重视的几大关键问题
信号完整性不好的原因
信号完整性不好的原因1.信号传输介质的质量不佳：信号传输介质如电缆或光纤等，如果质量不佳或老化严重，会导致信号衰减、干扰、失真等问题，从而影响信号的完整性。
例如，电缆中的绝缘层损坏或老化会导致信号泄露，降低信号完整性。
2.杂散干扰：设备周围的电磁场干扰、辐射噪声、接地问题等都可能导致信号的杂散干扰。
这些干扰源可以是其他设备、电源线或磁场等，它们在信号传输的过程中引入了附加噪声，从而破坏信号的完整性。
3.传输距离过长：信号传输的距离过长会引起信号衰减，尤其是高频信号更为明显。
当信号到达接收端时，由于衰减导致的信号失真可能使其无法被正确解码或识别。
4.多径传播：在无线传输中，由于反射、折射等现象造成的多路径传播会使接收端收到多个不同的信号，其中包含有关同一信号的多个副本。
这些副本可能存在路径衰减、相位错位等问题，导致信号的完整性受到破坏。
5.时钟同步问题：在一些应用中，特别是在高速数据传输中，时钟同步是至关重要的。
如果发送端和接收端的时钟不同步，可能会导致数据的传输速率不匹配，从而影响信号的完整性。
6.设计不当：信号完整性问题也可能源于设计不当。
例如，布线设计不合理、信号层与电源层的绕线布局不当、接地布局不恰当等，都可能导致信号互相干扰，从而降低信号完整性。
7.温度和湿度变化：环境因素如温度和湿度的变化可能导致信号传输介质的物理性质发生变化，从而影响信号的传输质量。
例如，高温环境会导致电缆中的电阻值增加，从而影响信号传输的完整性。
为了提高信号的完整性，可以采取以下措施：1.使用高质量的信号传输介质：选择品质良好、适用于特定应用场景的电缆、光纤等信号传输介质。
2.使用合适的屏蔽方式：对于存在干扰问题的信号传输，可以采用合适的屏蔽方式，如使用屏蔽电缆、增加屏蔽层等来降低干扰。
3.设备的正确接地：良好的接地可以减少干扰引入和信号回流，提高信号的完整性。
4.选择合适的传输距离：避免信号传输距离过长，适当增加信号放大器或中继设备。
信号完整性分析与优化
信号完整性分析的方法
▪ 电磁场分析
1.电磁场分析是通过求解麦克斯韦方程组来分析信号在传输过程中的电磁场分布和 耦合情况。 2.电磁场分析方法可以评估信号的电磁辐射、串扰和电磁兼容性等参数，适用于分 析和优化高速数字系统和复杂电磁环境下的信号传输性能。 3.通过电磁场分析，可以优化系统的布局和布线设计，降低电磁干扰和提高信号的 传输质量。
▪ 时钟同步技术
1.时钟同步的重要性：时钟同步对保证系统稳定性和数据传输的准确性至关重要。 2.时钟同步的方法：通过采用全局时钟、分布式时钟等方式，可以实现时钟同步。 3.时钟同步的评估：需要通过测试和仿真来评估时钟同步的效果，确保系统性能得 到提升。
▪ 信号均衡技术
1.信号均衡的作用：信号均衡可以补偿信号传输过程中的损耗和失真，提高信号质 量。 2.信号均衡的方法：通过采用线性均衡器、非线性均衡器等措施，可以实现信号均 衡。 3.信号均衡的评估：需要通过测试和仿真来评估信号均衡的效果，确保系统性能得 到提升。
时钟完整性分析
▪ 时钟抖动的分析和优化
1.时钟抖动是衡量时钟信号稳定性的重要指标。 2.通过分析时钟抖动的来源，可以采取相应的优化措施。 3.采用先进的抖动测量和分析工具可以提高优化效率。
▪ 时钟完整性的验证和测试
1.时钟完整性的验证和测试是确保系统稳定工作的重要环节。 2.采用合适的测试方法和工具可以检测出潜在的时钟问题。 3.对测试结果进行详细的分析和解释，可以为优化设计提供有价值的参考。
信号完整性的基本概念
信号完整性问题的来源
1.信号完整性问题可能来源于系统硬件、软件和环境等多个方面。 2.硬件方面的来源包括传输线效应、电源噪声、接地问题等。 3.软件方面的来源包括算法缺陷、数据处理错误等。环境方面的来源包括温度、电磁干扰等。
现代通信系统中的信号完整性分析
现代通信系统中的信号完整性分析在当今高度数字化和信息化的时代，通信系统的性能和可靠性对于我们的日常生活和工作至关重要。
无论是手机通信、互联网数据传输，还是卫星通信、广播电视等领域，都依赖于高效、准确的信号传输。
而在这一过程中，信号完整性成为了一个关键的因素，它直接影响着通信的质量和稳定性。
信号完整性，简单来说，就是指信号在传输过程中保持其原有特性和质量的能力。
如果信号在传输过程中出现失真、衰减、反射、串扰等问题，就会导致通信系统的性能下降，甚至出现通信故障。
那么，是什么原因导致了这些信号完整性问题的出现呢？首先，传输线的特性是影响信号完整性的一个重要因素。
在现代通信系统中，信号通常通过各种传输线进行传输，如电缆、微带线、双绞线等。
这些传输线具有一定的电阻、电感和电容特性，当信号在其中传输时，会产生信号的衰减和失真。
特别是在高速传输的情况下，传输线的寄生参数会对信号产生更大的影响。
其次，信号的反射也是一个常见的问题。
当信号在传输线的终端遇到不匹配的阻抗时，就会发生反射。
反射信号会与原信号叠加，导致信号的波形发生畸变，从而影响信号的完整性。
为了减少反射，通常需要在传输线的终端进行阻抗匹配，以确保信号能够顺利传输。
串扰也是影响信号完整性的一个重要因素。
在通信系统中，往往存在着多条并行的传输线，当信号在其中一条传输线上传输时，会通过电磁场的耦合在相邻的传输线上产生干扰信号，这就是串扰。
串扰会导致信号的噪声增加，降低信号的质量。
为了减少串扰，需要合理地设计传输线的布局和间距。
除了上述因素外，电源噪声、时钟抖动等也会对信号完整性产生影响。
电源噪声会导致信号的电压波动，从而影响信号的准确性；时钟抖动则会导致时钟信号的不稳定，影响整个系统的同步性能。
为了分析和解决信号完整性问题，工程师们通常采用一系列的方法和技术。
其中，仿真分析是一种常用的手段。
通过建立通信系统的模型，利用专业的仿真软件对信号的传输过程进行模拟，可以预测可能出现的信号完整性问题，并采取相应的措施进行优化。
信号完整性分析
一所要面临的问题二一些有用的常识三电感电容及电阻的基础以及要注意的问题四传输线的问题以及反射等问题五有损线的损耗六差分信号和查分对的问题一所要面临的问题一单一网络的信号完整性二两个或多个网络间的串扰三电源和地分配中的轨道塌陷四来自整个系统中的电磁干扰和辐射一个重要的概念1：带宽的问题（注释2）对任意一个非理想的方波信号而言（电子系统这种波形非常常见，比如系统的时钟），该信号均可认为是由同频率的基波信号和高次谐波叠加而成。
假设一个1GHz 的时钟它是有1G 的基波加3次谐波再加5次谐波再加7次谐波组成的。
那个这个时钟信号的带宽就是7G.如果加到31次谐波了，那么这个信号的带宽就是31G。
随着叠加的谐波数越多叠加后的信号就越接近完美的方波。
换句话说那就是10%到90%上升时间越小。
可见信号的上升时间决定了信号的带宽。
这样确定系统时钟的上升时间就非常重要了。
为什么上升时间会这么重要呢？下面举例说明：大多数电路板而言会采用FR4板材，FR4板并非理想的无耗板材。
损耗的机理有两种第一导体损耗，第二介质损耗。
比损耗更为严重的是损耗对不同频率信号的损耗是不同，因为在物理上这涉及到介质充放电过程的快慢以及带来的损耗。
对一个4英寸（4000mil）的FR4传输线而言，这样的导线对8GHz的信号损耗达到能量的50%或幅值的70%.试想如果用这样的线去传导一个带宽为9G的1GHz的方波会怎样？结果就是组成这个方波的信号中九次谐波分量被严重损耗，而其他谐波分量也将不同成度的损耗。
这就导致方波的上升沿退化，比如原来上升边是50ps变成了1.5ns。
如果传输的信号频率是10MHz影响不大。
如果传输信号是500M，（2ns的周期）这下麻烦就大了去了。
下面引入带宽和上升时间的关系这是一个近似的经验上的估计：对于10%到90%上升时间来讲关系为：BW=0.35/RT(RT为10%到90%上升时间)也有一些资料给的上升时间是20%-80%上升时间。
信号完整性
一、信号完整性研究：什么是信号完整性? 如果你发现，以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了，同样的设计，以前没问题， 可是现在却无法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件设计中最核心的问题：信号完整性。
早一 天遇到，对你来说是好事。
在过去的低速时代，电平跳变时信号上升时间较长，通常几个 ns。
器件间的互连线不 至于影响电路的功能，没必要关心信号完整性问题。
但在今天的高速时代，随着 IC 输出开 关速度的提高，很多都在皮秒级，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问 题。
另外，对低功耗追求使得内核电压越来越低，1.2v 内核电压已经很常见了。
因此系统 能容忍的噪声余量越来越小，这也使得信号完整性问题更加突出。
广义上讲， 信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题， 它主要研究互连线的 电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后， 如何影响到产品性能的问题。
主要表 现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地 弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。
信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。
即使布线拓扑结构没有变化， 如果采 用了信号上升时间很小的 IC 芯片，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。
下面谈谈几种常见的信号完整性问题。
反射： 图 1 显示了信号反射引起的波形畸变。
看起来就像振铃，拿出你制作的电路板，测一测 各种信号，比如时钟输出或是高速数据线输出，看看是不是存在这种波形。
如果有，那么你 该对信号完整性问题有个感性的认识了，对，这就是一种信号完整性问题。
很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻， 至于为什么， 他们中很多人都 说不清楚，他们会说，很多成熟设计上都有，照着做的。
或许你知道，可是确实很多人说不 清这个小小电阻的作用，包括很多有了三四年经验的硬件工程师，很惊讶么?可这确实是事 实，我碰到过很多。
其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。
信号完整性问题
二信号的完整性问题及解决办法两个方面（时序和电平）信号完整性(Signal Integrity)是指信号未受到损伤的一种状态，它表示信号质量和信号传输后仍保持正确的功能特性。
良好的信号完整性是指在需要时信号仍能以正确的时序和电压电平值作出响应。
随着高速器件的使用和高速数字系统设计越来越多，系统数据速率、时钟速率和电路密集度都在不断增加。
在这种设计中，系统快斜率瞬变和工作频率很高，电缆、互连、印制板(PCB)和硅片将表现出与低速设计截然不同的行为，即出现信号完整性问题。
信号完整性问题能导致或者直接带来信号失真，定时错误，不正确数据、地址和控制线以及系统误工作甚至系统崩溃，解决不好会严重影响产品性能并带来不可估量的损失，已成为高速产品设计中非常值得注意的问题。
信号完整性问题的真正起因是不断缩减的信号上升与下降时间。
一般来说，当信号跳变比较慢即信号的上升和下降时间比较长时，PCB中的布线可以建模成具有一定数量延时的理想导线而确保有相当高的精度。
此时，对于功能分析来说，所有连线延时都可以集总在驱动器的输出端，于是，通过不同连线连接到该驱动器输出端的所有接收器的输入端在同一时刻观察都可得到相同波形。
然而，随着信号变化的加快，信号上升时间和下降时间缩短，电路板上的每一个布线段由理想的导线转变为复杂的传输线。
此时信号连线的延时不能再以集总参数模型的方式建模在驱动器的输出端，同一个驱动器信号驱动一个复杂的PCB连线时，电学上连接在一起的每一个接收器上接收到的信号就不再相同。
从实践经验中得知，一旦传输线的长度大于驱动器上升时间或者下降时间对应的有效长度的1/6，传输线效应就会出来，即出现信号完整性问题，包括反射、上冲和下冲、振荡和环绕振荡、地电平面反弹和回流噪声、串扰和延迟等。
表1列出了高速电路设计中常见的信号完整性问题，以及可能引起该信号完整性的原因，并给出了相应的解决方法。
目前，解决信号完整性问题的方法主要有电路设计、合理布局和建模仿真。
集成电路设计中的信号完整性
集成电路设计中的信号完整性集成电路（IC）设计是现代电子工程的核心。
随着技术的进步，集成电路的复杂性不断增加，这给信号完整性（SI）带来了更大的挑战。
信号完整性是指信号在传输过程中保持其完整性和正确性的能力。
在集成电路设计中，信号完整性是一个至关重要的因素，因为它直接影响到系统的性能和可靠性。
信号完整性问题的产生信号完整性问题的产生主要是由于集成电路中的传输线路特性以及电磁干扰。
传输线路的特性会导致信号在传输过程中发生失真，而电磁干扰则会引起信号的噪声。
这些失真和噪声会影响到信号的质量和性能。
传输线路特性集成电路中的传输线路主要包括导线和连接器。
这些传输线路的特性会影响信号的传输。
例如，导线的电阻会导致信号的延迟，而导线的电感会导致信号的衰减。
此外，传输线路的阻抗不匹配也会引起信号的反射和衰减。
电磁干扰电磁干扰是指外部电磁场对信号的影响。
在集成电路中，电磁干扰主要来自于电源线、信号线和其他电子元件。
电磁干扰会引起信号的噪声，从而影响信号的质量和性能。
信号完整性分析的方法为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要进行信号完整性分析。
信号完整性分析主要包括时域分析和频域分析两种方法。
时域分析时域分析是一种基于时间的方法，用于分析信号在时间上的行为。
时域分析的主要工具是示波器和信号分析仪。
通过时域分析，设计人员可以观察信号的波形，从而确定信号是否发生了失真或噪声。
频域分析频域分析是一种基于频率的方法，用于分析信号在频率上的行为。
频域分析的主要工具是频谱分析仪。
通过频域分析，设计人员可以确定信号的频率成分，从而确定信号是否受到了电磁干扰。
信号完整性设计原则为了确保信号完整性，集成电路设计人员需要遵循一些基本的设计原则。
最小化导线长度导线长度是影响信号传输延迟和衰减的主要因素。
因此，设计人员应该尽量减少导线的长度，以降低信号传输的延迟和衰减。
匹配阻抗为了减少信号的反射和衰减，设计人员应该确保传输线路的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。
电路板级的信号完整性问题和仿真分析
电路板级的信号完整性问题和仿真分析摘要：今天随着电子技术的发展，电路板设计中的信号完整性问题已成为PCB设计者必须面对的问题。
信号完整性指的是什么？信号在电路中传输的质量。
由于电子产品向高速、微型化的发展，导致集成电路开关速度的加快，产生了信号完整性问题。
常见的问题有反弹、振铃、地弹和串扰等等。
这些问题将会对电路板设计产生怎样的影响？通过理论分析探讨，找到解决它们的一些途径。
传统的PCB设计是在样机中去测试问题，极大的降低了产品设计的效率。
使用EDA工具分析，可以将问题在计算机中进行暴露处理，降低问题的出现，提高产品的设计效率。
这里以Altium Designer 6.0工具为例，介绍分析解决部分信号完整性问题的方法。
关键词：信号完整性 Altium Designer 6.0 仿真分析[中图分类号] O59 [文献标识码] A [文章编号] 1000-7326（2012）04-0125-0320世纪初叶，科学家先后发明了真空二极管和三极管，它代表人类进入了电子技术时代。
随后半导体晶体管和集成电路的出现，将电子技术推向了一个新的时期。
特别是IC芯片的发展，使电子产品越来越趋向于小型化、高速化、数字化。
但同时却给电子设计带来一个新的问题：体积减小导致电路的布局布线密度变大，而同时信号的频率也在迅速提高，如何处理越来越快的信号。
这就是我们硬件设计中遇到的最核心问题：信号完整性。
为什么我们以前在学校学习和电子制作中没有遇到呢？那是因为在模拟电路中，采用的是单频或窄频带信号，我们关心的只是电路的信噪比，没有去考虑信号波形和波形畸变；而在数字电路中，电平跳变的信号上升时间比较长，一般为几个纳秒。
元件间的布线不会影响电路的信号，所以都没有去考虑信号完整性问题。
但是今天，随着GHz时代的到来，很多IC的开关速度都在皮秒级别，同时由于对低功耗的追求，芯片内核电压越来越低，电子系统所能容忍的噪声余量越来越小，那么电路设计中的信号完整性问题就突现出来了。
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信号完整性需要重视的几大关键问题
信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。
信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差，因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。
当今的高速总线设计如LpDDR4x、USB 3.2 Gen1 / 2(5Gbps / 10Gbps)、USB3.2x2(2x10Gbps)、PCIe和即将到来的USB4.0(2x20Gbps)在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。
本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。
随着硅节点采用10nm、7nm甚至5nm工艺，这可以在给定的芯片尺寸下实现高集成度并增加功能。
在移动应用中，趋势是更高的频率和更高的数据速率，并降低工作核心电压如0.9v、0.8V、0.56V甚至更低以优化功耗。
在较低的工作电压下以较高的频率工作会使阈值电平或给定位数据的数据有效窗口变小，从而影响走线和电源层分配功率以及“眼图”的闭合度。
由较高频率和较低工作电压引起的闭眼，增加了数据传输误差的机会，因而增加了误码率，这就需要重新传输数据流。
重传会导致处理器在较长时间处于有源模式以重传数据流，这会导致移动应用更高的功耗并减少使用日(DOU)。
图1. 频率和较低电压对眼图张开的影响
在给定的高频设计中增加其它设计挑战如信号衰减、反射、阻抗匹配、抖动等时，很明显，信号损耗使接收器难以正确译出信息，从而增加了误差的机会。
数据流中的时钟采样
在接收器处，数据是在参考时钟的边缘处采样的。
眼图张开越大，就越容易将采样CLK设置在给定位的中间以采样数据。
任何幅值衰减、反射或任何抖动，都将使眼图更闭合并使数据有效窗口和有效位时间变得更窄，从而导致接收端出现误差。
图2. CLK采样
现在，让我们检查何时需要将通道或互连视为传输线，并查看在智能手机或平板电脑等系统中传输损耗的一些主要原因。
高频和传输线
低频设计是指波长远大于线长度且PCB走线和互连的电阻与频率无关，因此传输线的影响可以忽略不计。
高频设计是指波长远小于线长度且走线的所有物理特性和互连尺寸都需要控制，以便具有一系列电气特性的传输线可用于给定应用。
我们将互连视为传输线的时候是在最高频率下工作时，走线长度可能超过该频率波长的1/10。
此时，我们需要使用集总元件对走线建模，并考虑所有频率相关元件，包括寄生电容和电感及其对信号衰减的影响。
另一种确定在什么频率下将互连线视为传输线的方法是考虑信号的上升时间(tr)。
在大多数纳米工艺节点中，高数据速率信号具有急剧的上升/下降时间，这要求将通道或任何互连视为传输线。
当这些信号通过信道传播时，其带宽和传输受给定的信号上升时间控制。
传输速度
电信号是电磁波，其传输速度取决于其周围材料的介电常数。
传输速度的公式是
图3. 传输线上的波速
自由空间(介电常数为1)无损传输的波速约为3 x 108 m / s，不同于介电常数为4的传输线的波速，后者导致波速降低一半或1.5 x 108m / s。
在自由空间对比在PCB传输的波速差异将导致称为传播延迟(Td)的时间延迟，Td取决于传播的媒介和信号必须传播的距离。
Td(传播延迟)=传播距离/ Vp(传输速度)
现在，当一个信号(CLK)在外层传播而另一信号(Data)在内层传播时，若我们在一侧具有自由空间而在另一侧具有介电常数时，情况会怎样呢?
在许多设计中，高频信号必须以互连电缆或挠性电缆作为传输路径的一部分，这会对幅值和时序波形产生延迟和偏差。
由于信号速度降低、串扰或介电材料吸收的任何能量而导致的时序偏差或任何其它损耗都会同时产生称为抖动的时序和幅值偏差。
图4. 抖动
在这里，设计人员必须匹配一系列信号之间的飞行时间。
由于内层的DATA信号将传播得较慢，因此我们必须减小DATA信号的长度以匹配CLK信号的飞行时间。
集肤效应
如果我们查看称为C1的给定导体的 一部分并通过它发送电流I(t)，根据安培定律，将会产生与通过导体的电流成比例的磁通量。
如果我们仅考虑一个导体，附近没有其它导体，那么通量线(B1)将在导体C1中沿与磁场B1相反的方向产生循环涡流。
图5. 趋附效应引起的电流重新分布
随着频率增加，集肤效应将电流限制在导体厚度的较小部分，从而增加了有效电阻和相应的损耗。
图6. 由于频率和走线路径造成的信号损失
传输线和特征阻抗Zo
传输线上的电压和电流一起传播，并且是位置(x)和时间(t)的函数。
传输线的特征阻抗(Zo)是与频率相关的电阻，是传输的电压波与传输的电流波之比：
图7. 传输线中的电压和电流
当电压V(x,t)和电流I(x,t)一起传播并达到端接阻抗时，欧姆定律要求V(x,t)/I(x,t)等于端接阻抗 (ZL)。
图8. 匹配Zo和ZL
当高频信号通过PCB中的路径，通过或改变其从一层到另一层的路径时，阻抗将发生变化。
观察给定的PCB，我们可以看到有很多层、走线、通孔、连接，阻抗在任何给定点处都在变化，且自电容、互电容、自电感和互电感会产生寄生效应。
图9. PCB层和阻抗变化
现在，让我们引入一些集总元件，如寄生电感、电容、交流集肤电阻、直流电阻，它们存在于任何系统中。
可以看出，例如寄生电容(Cdx)如何改变电流分布，从而导致传输线的特征阻抗发生变化，并使Zo(传输电压与传输电流之比)发生变化。
图10. 含集总元件的传输线
随着集肤效应降低传入信号的幅值，寄生电感两端的电压会降低负载两端电压的上升和下降时间，从而影响信号质量和使信号衰减。
图11. 寄生效应对Zo和信号完整性的影响
电压反射系数
当高频信号通过不同的路径、通孔或改变其从一层到另一层的路径时，阻抗将发生变化。
控制这些寄生信号并正确端接传输线，我们可以以最小的失真传输信号。
当终端阻抗(ZL)不等于线路的特征阻抗(Zo)时，必须有一对反射电压和电流波，并且该反射信号将覆盖在源信号上，导致失真。
请注意，当负载终端(ZL)等于传输线的特征阻抗(Zo)时，电压反射系数等于零。
这表明所有入射波都被匹配的负载终端吸收。
当电压波和电流波一起传播并达到端接阻抗时，总入射波加上V / I的任何反射波必须等于端接阻抗(ZL)。
图12. 入射波和反射波
阻抗不匹配和反射
考虑一条50欧姆的传输线，端接150欧姆的端接电阻或一个过阻尼电路。
为简单起见，我们将电池的阻抗设置为0，这会将反射波强制返回负载。
此外，设置波传播给定长度的时间延迟(td =距离/ Vp)。
现在，让我们关闭开关(s)，看看负载发生了什么。
图13. 连续反射波序列
源和终端阻抗之间来回的连续反射波会导致信号覆盖在源信号上，并在信号线上产生振铃。
图14. 反射引起的振铃
在计算终端和源的反射系数时，我们可以得出到达终端的入射波量加上反射回源的反射波量。
图14中具有较大电压的过冲振铃会给器件施加更多的辐射而使其过应力，并在相邻走线之间产生更多的串扰。
另一方面，由振铃或瞬态响应期间电压轨下降引起的下冲都将增加更高的误码率。
带转接驱动器和不带转接驱动器的系统
对于某些移动应用，如使用10Gbps数据速率的USB 3.1 Gen 2的移动应用，总损耗预算以dB为单位，包括所有互连通道损耗。
损耗预算包括从硅到连接器的路径中的任何损耗，如硅封装、PCB走线、通孔、柔性、共模滤波器和连接器。
为了USB Type-C Gen 2系统保持好的信号质量而又不限制PCB的尺寸和设备的位置，转接驱动器是最具性价比的方案。
考虑到像智能手机或平板电脑这样的系统，可以将其视为高频数字信号从APP处理器封装和引脚、PCB走线、通孔、连接器、柔性电缆和USB连接器传输而来，这些高数据速率信号可能在通过1m电缆之前就衰减。
图15. 典型信号路径及信号衰减
当信号通过信道传播时，信号的幅值会衰减，且取决于信道的长度，这种衰减可能足以导致在高数据速率下出现信号完整性问题。
转接驱动器作为信号调节器件，可以恢复在给定通道上已有损耗的信号，它可以增强恢复的信号的输出，从而允许该信号传播更长的距离和开眼以降低误码率。
图16. 使用转接驱动器
具有可编程差分输出电压的转接驱动器确保驱动强度与线路阻抗、走线长度保持一致，并均衡信号和解决信号完整性问题。
请记住，增加驱动器的差分输出电压将有助
于改善接收信号，但同时也会增加噪声和抖动。
总结
保持可接受的信号完整性，需要重视集肤效应、匹配的端接、反射、通孔、串扰、耦合及其对信号衰减的影响。
当走线的长度约为信号波长的1/10时，任何互连都应视为传输线。
影响信号完整性的因素，如信道损耗和由阻抗失配引起的信号反射，发生在数据从处理器通过PCB、通孔、柔性电缆或从PCB、通孔、柔性电缆到处理器的任何传输过程中。
在整个信号路径中保持阻抗匹配对于接口至关重要，以防止反射并提供最大的功率传输。
任何阻抗失配都会在线路上引起反射，增加抖动并可能损害信号质量。
如果没有转接驱动器，将很难或几乎不可能在数据速率> 10Gbps通过系统电气和协议一致性测试。
在不使用转接驱动器进行短通道和长通道测试时，具有较高数据速率的给定信号的总传输通道距离可能会受到限制，并且不同设备之间的互操作性机会会降低。