信号完整性基础--S参数（一）1
01 S参数概述
S参数也叫散射参数，最初是用来描述射频电路应用中入射波和反射波的关系，随着数字信号的高速化，S参数在高速数字信号的应用中逐渐普及。
S参数将被测物当作黑匣子，通过测量输入输出端口来表现网络特性，不论哪一个端口有信号进入，都能通过测量其他端口散射的信号，来获得信号信息。
如下图，将一段传输线网络封装成一个二端口S参数模型，通过时域仿真对比，两者眼图的眼宽和眼高基本一致。在一些复杂的仿真设计中，我们也可以通过封装并调用S参数模型的方法来优化设计。
S参数通常用矩阵的形式描述各端口特性。二端口网络可以用一个2*2的矩阵表示，如[S11,S12,S21,S22]……
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Gnd孔对串扰的影响
在数字信号设计中，有一些信号过孔几种区域，那么这些孔之间的串扰多有大呢，附近的Gnd过孔对这种串扰有多少改善作用呢？
我们用如下模型来验证一下：
模型大概为400mil x 400mil，中间两个为信号过孔，孔间距为40mil，此时两个信号孔周围没有gnd过孔，我们来看一下此时两个过孔的近端串扰和远端串扰是多少。
首先看一下，当参考层完整时的信号S参数和信号波形：
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容性反射和感性反射
反射是因为阻抗突变，实际产品设计中，需要注意阻抗突变的情况有很多，比如封装引线、信号转换层的过孔、焊盘、桩线、分支结构、返回路径的跨分割等等。阻抗突变分为容性突变和感性突变，容性突变和感性突变对应于容性反射和感性反射。
容性反射
实际产品设计中，常见的容性反射发生于信号链路的过孔和焊盘。为了直观体现容性反射的容性特征，搭建相关的电路，如下图：
仿真得出电容的电压电流曲线：
仿真的结果说明，电容上电压不会突变，电压曲线是缓慢上升的。也就是说，电容的充放电是需要时间的，很多资料会给出电容充放电电压和电流的相关公式：
由仿真结果和公式可以看出，充电曲线是呈指数增长的，放电曲线是呈指数衰减的。经过5个时间常数的时间间隔后，充电电压向上增长到终值的99%（可认为100%），同理也可以推出，放电电流向下衰减，可衰减99%（可认为100%），至初值的1%（可认为0%）……
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影响串扰的因素
线间距
近端串扰，线间距越大，不管是表层走线还是内层走线，串扰越小。
远端串扰，线间距越大，串扰越小。
在实际产品的设计中，相对于串行信号，DDR并行信号是需要更多关注线间距影响串扰……
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一三层走线就没有串扰么
我们用如下结构仿真说明；
我们用如下模型来验证一下：
模型为400mil x 200mil，4层结构，传输线分别为第一层和第三层，理想情况下第一层和第三层有中间的GND隔开，串扰几乎没有：
而PCB上有时候GND层并不是理想状态下完整的平面，如下图，我们用这个结构来验证一下此时一三层的串扰是多少；
此时，我们可以扫描第二层GND层的沟槽距离传输线的水平距离，来看一下串扰的大小；
串扰S参数如下……
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近端串扰和远端串扰的大小
前面说了近端串扰和远端串扰的耦合电流和方向，那么近端串扰和远端串扰到底有多大，或者是一个什么样的量级，这部分就从公式和仿真对比开始。
根据前文仿真得出的互容互感相互情况，下表列出3W的的仿真数据：
容性耦合（3W）
感性耦合（3W）
近端串扰的大小
根据前文仿真的相关数据和近端串扰系数公式，如下图：
以此计算得出近端串扰系数3W为2% 。根据前文 容性耦合和感性耦合 仿真得出的互容和互感数据，计算得出2W的线间距为4.8%，4W的线间距为1.1%。
为了便于和仿真的数据进行对比，将输入电压调成1V，便于后面的计算和比较。
仿真得出的曲线和数据如下：
……
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信号跨分割的影响
在数字信号设计中，信号通常参考完整的地平面，而如果不得已参考平面出现了沟槽，即通常我们说的跨分割，此时信号质量会出现什么样的影响呢？
我们用如下模型来验证一下：
信号线为表层微带线，第二层、第三层都是GND，第二层有跨分割沟槽。
首先看一下，当参考层完整时的信号S参数和信号波形：
可以看到信号是非常好的；
下面看一下，信号跨分割时的S参数和信号质量：
可以看到S参数当中存在很大的谐振，同时波形中也存在较大的波动……
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SIPI信号电源完整性之ADS中Vprbs电压源的高级用法
导读：在当今电子行业中信号仿真作为信号完整性、电源完整性的重要手段之一，正在被越来越多的企业和工程师所重视，而ADS在众多仿真软件中的作用无疑是举足轻重的；今天就来介绍一下ADS中时域仿真组件中的Vprbs电压源的用法；相信大家对于ADS的瞬态仿真控件并不陌生，这里举个例子，一笔带过；
如下波形就是通过时域瞬态仿真控件得到的波形：
值得说明一下波形是通过时间点、电压值的形式给出的，这就涉及到仿真的起始和结束时间，而波形仿真的准确度，这仿真的时间步长有关；
下面看一下同样速率的波形的边沿如果变缓的话，波形如下：
由此可以看出，波形边沿对信号质量的影响；
PRBS电压源的用法
上边对瞬态仿真控件就简单介绍到这里，下面来看一下PRBS电压源的用法；
PRBS码是Pseudo random binary sequence的缩写，即伪随机码，由移位寄存器和异或运算组成，进行异或运算的寄存器称为taps，寄存器的初始值称为seed，PRBS并不是真正的随机码，而是有一定的规律可言的，他的重复bit数为2的n次方-1，例如PRBS7的码型长度为2的7次方-1=127个……
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