工程師武功秘籍之信號完整性9大招

　　我近期收到一些網(wǎng)友的詢(xún)問(wèn)的幾個(gè)截圖，其實(shí)，一直都有網(wǎng)友詢(xún)問(wèn)類(lèi)似的問(wèn)題，特別是在這春暖花開(kāi)的招聘大季節中，更是經(jīng)常在微信上收到類(lèi)似的信息。有的網(wǎng)友給他們回復啦，有時(shí)由于時(shí)間問(wèn)題，有的沒(méi)有回復，在這里把之前的一篇文章重新再發(fā)一遍。

　　以下是我總結的9個(gè)主要的方面，當然，一家之言，不能全而概之。

　　1 信號完整性基礎知識

　　把它放在第一點(diǎn)，就足以說(shuō)明信號完整性基礎知識的重要性。所謂“萬(wàn)丈高樓平地起”，說(shuō)的就是這個(gè)道理，想從事信號完整性工作就必須對整個(gè)信號完整性的理論基礎有一個(gè)很明晰的了解。至少要熟讀幾本信號完整性方面的書(shū)籍，了解什么是信號完整性;了解信號完整性研究的對象和內容是什么;信號完整性與哪些因素有關(guān)系;信號完整性會(huì )影響到產(chǎn)品的哪一個(gè)方面;等等。記得看的第一本書(shū)就是Eric的《Signal Integrity-Simplified》即國內現在號稱(chēng)的藍皮書(shū)《信號完整性分析》，李玉山老師等作者翻譯的，然后接著(zhù)啃了所謂的墨寶書(shū)，由Howard Johnson和Martin合著(zhù)的《High-Speed digital design-A handbook of Black Magic》，中文版本叫《高速數字設計》，也是出的比較早，電源完整性看了一本《集成電路電源完整性分析與管理》，中間還硬著(zhù)頭皮還啃一本英文原著(zhù)《High-Speed Digital System Design—A Handbook of Interconnect Theoryand Design Practices》。當然，還有一些大部頭和國內的一些原創(chuàng )書(shū)籍，也都是非常的不錯，只是沒(méi)有什么看完整。

　　以上兩本書(shū)是我經(jīng)常推薦給身邊的從事電路設計和硬件工程師的，信號完整性分析比較簡(jiǎn)單，入門(mén)比較好，目前有第二版本的，書(shū)名都改啦，叫《信號完整性與電源完整性分析》把之前缺失的S參數和電源完整性也加上啦，非常不錯?！陡咚贁底衷O計》稍微難一點(diǎn)，但是在下認為也是一本必讀的書(shū)籍。

　　2電路原理

　　電路原理部分，應該是很多工程師在大學(xué)的時(shí)候的必修課。我記得我們當時(shí)學(xué)的就有康華光老師的《電子技術(shù)基礎》的模擬和數字部分，以及邱關(guān)源老師的《電路》。信號完整性是屬于硬件設計的一個(gè)部分，但是又不僅僅考慮的是硬件電路的設計，所以說(shuō)電路原理是高速電路信號完整性中的極其重要的一個(gè)部分。電路原理設計包括電路系統、原理框圖和電路的設計，這是信號完整性工程師必須具備的基本技能。這也是由系統設計延伸而來(lái)的，如何實(shí)現系統設計的目標，就是電路原理設計的目的。

　　3 熟悉各總線(xiàn)協(xié)議

　　以上圖中的Logo應該或多或少的都出現在我們的生活中，那么在作為一個(gè)每天都與這些logo的接口或者總線(xiàn)打交道的工程師，又有多少對其有一些了解呢?其實(shí)，作為一位信號完整性工程師，總線(xiàn)協(xié)議是每一位工程師必須要了解的內容。因為這就是我們工作的指南，不管你做的工作再好，只要不符合總線(xiàn)協(xié)議的要求，都是毫無(wú)意義的，因為這是信號如何傳輸的依據，也是判斷信號是否滿(mǎn)足設計要求的根本。所以說(shuō)，不懂協(xié)議的信號完整性工程師，不是一位好“廚師”。

　　4 熟悉PCB layout設計

　　在高速電路迅速發(fā)展的現階段，原理方案設計已經(jīng)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單?，F在的消費類(lèi)產(chǎn)品，如手機，就是那么幾家的解決方案，CPU確定，那么其方案、外圍電路已然確定，但是不同的公司設計出來(lái)的產(chǎn)品外觀(guān)和質(zhì)量都是不同的，即使是同一家公司設計出來(lái)的產(chǎn)品也是不同的，外觀(guān)是有ID和ME所確定，性能的不一樣就是PCB設計的不一樣。一個(gè)產(chǎn)品的PCB設計不僅僅要連通各個(gè)模塊，還需要使性能最優(yōu)、滿(mǎn)足各兼容性測試、符合生產(chǎn)工藝等等。

　　5 熟悉PCB材料

　　PCB是產(chǎn)品中最大的一顆元器件，那么制造這個(gè)元器件的原料就變得越來(lái)越重要，特別是對于高速電路來(lái)講。信號完整性是否滿(mǎn)足設計要求，一部分原因就是由PCB材料決定的。目前，PCB材料有成千上萬(wàn)種，從中選擇符合產(chǎn)品設計的材料，是越來(lái)越多信號完整性工程師需要完成的一項工作。

　　6熟悉評估各種高速互連器件

　　信號完整性是一個(gè)比較寬泛的概念，這個(gè)概念最主要還是體現在整個(gè)電路和方案的設計上。那么電路鏈路中的高速互連器件就是信號完整性的重要組成部分。了解和熟悉高速互連器件，如發(fā)送端芯片、接收端芯片、連接器、線(xiàn)纜等等。不僅僅要考慮其性能，更需要考慮成本、工藝參數要求、封裝、供應商質(zhì)量等等。

　　7 熟悉至少一種仿真軟件

　　信號完整性的工作之一就是提高產(chǎn)品設計的效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期，迅速使產(chǎn)品推向市場(chǎng)。那么在產(chǎn)品設計的前期就需要對產(chǎn)品中的關(guān)鍵的信號進(jìn)行仿真，使研發(fā)人員盡可能的了解到產(chǎn)品存在什么樣的風(fēng)險，并使風(fēng)險降到最低。不管是Hspice，還是Ansys designer/HFSS/SIwave/，或者是Hyperlynx、Sigrity，對于信號完整性工程師來(lái)講至少要熟悉一種仿真軟件。這樣才能增加你設計的信心。

　　8 熟悉測試測量

　　對于一個(gè)產(chǎn)品設計來(lái)講，測試和測量是產(chǎn)品研發(fā)階段必不可少的一個(gè)環(huán)節。信號完整性工程師必須要熟練使用各種測試測量設備，基本的設備就是實(shí)時(shí)示波器、采樣示波器、網(wǎng)絡(luò )分析儀、阻抗測速儀、信號源、穩壓源、數字萬(wàn)用表等，高階一點(diǎn)的就是誤碼分析儀、協(xié)議分析儀、頻譜分析儀、探針臺、溫箱等等。如果不會(huì )使用設備，就很難找到產(chǎn)品的問(wèn)題點(diǎn)在哪里，那就無(wú)從說(shuō)起設計一個(gè)好的產(chǎn)品。當然，還有一些最基本的，比如烙鐵、熱風(fēng)槍的使用。

　　9 分析和解決問(wèn)題的能力

　　不管是仿真還是測試，對于一個(gè)優(yōu)秀的信號完整性工程師來(lái)講，分析和解決問(wèn)題才是最重要的。對于現在很多工程師來(lái)講，得到一個(gè)測試或者是仿真的波形曲線(xiàn)很簡(jiǎn)單，復雜的是要能理解波形曲線(xiàn)表示的意義和代表的問(wèn)題，并最終能解決其。比如，在測試的時(shí)候存在一個(gè)非單調，那么首先要知道這是一個(gè)非單調，然后再分析其是因為測試設備沒(méi)有校準，引起的，還是由于人為的因素引起的，亦或是測試點(diǎn)的選擇不正確，亦或是芯片本身存在的問(wèn)題，亦或是傳輸線(xiàn)阻抗匹配的問(wèn)題等等，找到問(wèn)題之后才能對癥下藥。

　　謹獻給那些還徘徊在高速電路門(mén)外的童鞋們，希望對各位有所幫助。