來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

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(shí)間小于4~6倍的互連傳輸延時(shí)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(shí)間小于4~6倍的互連傳輸延時(shí)”，可以看出電路板傳輸?shù)男盘柺欠駷椤案咚佟?，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(shí)，該信號應(yīng)該按照“高速信號”進(jìn)行處理。

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(shí)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(shí)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(gè)問題，仿真時(shí)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。

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(gè)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。

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(gè)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(gè)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(xiǎn)，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(shí)，在導(dǎo)體中流動(dòng)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(shí)，這一點(diǎn)很好理解，就像汽車在崎嶇不堪的山路行駛時(shí)一定會比在柏油馬路上行駛更耗時(shí)。

（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?，Dk/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(gè)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(shí)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(shí)，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(shí)，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，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。

審核編輯黃昊宇