高速信号传输

《高速信号传输》是高速信号传输应用领域享誉国际的经典教材与工具书。高速数字设计重在研究基本的电路结构，而高速信号传输则重在研究传输线如何达到其速度和距离的极限问题。内容涉及不同传输线参数的基本理论，包括趋肤效应、邻近效应、介质损耗和表面粗糙度，以及适用于所有导体媒质的通用频域响应模型；由频域传递函数计算时域波形；特殊传输媒质，包括单端PCB引线、差分媒质、通用建筑布线标准、非屏蔽双绞线对、150欧姆屏蔽双绞线对、同轴电缆及光纤；时钟分布的各种问题；采用Spice模型和IBIS模型进行仿真的限制。 高速信号传输工程化技术问题；广东高速信号传输DDR测试

例如，分辨率为UXGA（1600×1200）的DVI信号，其信号传输速率为1.625Gbps，当该信号在FR4材料的PCB上传输时，其信号带宽波长为：3×10+8÷（4）1/2÷（1.625×10+9×5）≈0.02（m）=20mm，其中，FR4材料的相对介电常数为4。当DVI信号在PCB上传输时，传输通道长度大于1/4带宽波长，即5mm时，就必须被当作高速信号传输。对于模拟信号，信号在传输过程中可以被衰减，但不可以因被叠加较大噪声而使信号失真太多，也不允许信号在传输过程中因传输通道某处阻抗的突变太大引起较严重的反射现象。因此，模拟信号传输被看作高速信号传输，且与信号传输通道的长度无关。

注意

在电子设计中，以高速信号传输代替高速信号设计的概念或高速电路设计的概念才能正确处理信号的保形传输问题。以信号传输速率的高低，或以信号的上升时间或下降时间的大小区分信号是高速还是低速是不科学的，这也是部分电子设计工程师对高速信号传输的误解，必须同时考虑信号的传输速率与信号传输通道的长度。 广东高速信号传输DDR测试高速信号传输距离与介质类型；

2.4.2影响电源完整性的因素

良好的电源供电单元，类似良好的个人资金供给系统，应满足以下条件：

●电源转换装置必须能够提供稳定且功率充足的电源功率，否则受电器件会因得不到足够的电源功率而无法正常工作；

●中远距电源供电中继电容器必须能够存储足够的电源能量，并及时补充受电器件附近的近距电源供电中继电容器所消耗的能量；

●近距电源供电中继电容器必须能够为受电器件正常工作提供即时电源能量，满足器件内晶体管状态翻转所需瞬态变化的电流能量；

●供电单元有良好的电源信号传输通道，提供良好的电源传输。如果上述4个条件中的任一项不能得到满足，就会破坏电源供电单元的良好性，即电源的完整性得不到保证。因此电源完整性设计就是合理设计这些组成部分，以保证芯片电源端的电压波动维持在一个合理范围，并且供电电流充足，这样电源供电单元才具备电源完整性。

高速信号和处理需要考虑三部分设计：

高速逻辑时序设计

高速电路散热设计

高速信号传输设计

1、信号传输的相关概念

概念：电信号、传输通道、信号传输、保形传输

重点：模拟信号可以看作“高速”信号，比较好整体不失真

数字信号失真度能够被控制在一定的范围内。

2、数字信号的特点：

（1）时域特点：周期，和上升时间

（2）频域特性：波形是时域的表现，频谱是频域的表现，通过傅里叶变换

（3）电信号的传输速度：与介质常数有关

（4）信号完整性：SignalIntegrity

（5）电源完整性：PowerIntegrity

（6）电磁兼容性：ElectroMagneticCompatibility(EMC) 信号传输是否为高速信号传输；

克劳德高速数字信号测试实验室

高速信号传输技术的内涵高速电信号传输设计与分析是电子设计工程师必须掌握的基本技能。电子产品处理器主频高至GHz、传输速率达到Gbps以上，高速信号的处理和传输要求电子设计工程师必须至少具备以下三项技能：

●高速逻辑时序设计；

●高速电路散热设计；

●高速信号传输设计。

①逻辑时序设计对于数字电路设计工程师而言，无论其开发的数字电路是所谓的低速数字电路，还是高速数字电路，都是基本的设计。电子工程师在进行时序设计时，有一个很重要的假设：数字逻辑信号传输没有失真。因此，逻辑时序设计更多的是考虑信号的逻辑运算、信号延时、信号的同步等因素。 高速信号传输技术与信号完整性、电源完整性和电磁兼容性技术的关系；北京高速信号传输

高速信号传输定义条件；广东高速信号传输DDR测试

在实际的PCB布线时，如果由于产品结构的需要，不能缩短信号线长度时，应采用差分信号传输。差分信号有很强的抗共模干扰能力，能延长传输距离。差分信号有很多种，如ECL、PECL、LVDS等，表1列出LVDS相对于ECL、PECL系统的主要特点。LVDS的恒流源模式低摆幅输出使得LVDS能高速驱动，对于点到的连接，传输速率可达800Mbps，同时LVDS低噪声、低功耗，连接方便，实际中使用较多。LVDS的驱动器由一个通常为3.5mA的恒流源驱动对差分信号线组成。接收端有一个高的直流输入阻抗，几科全部的驱动电流流经10Ω的终端电阻，在接收器输入端产生约350mV电压。当驱动状态反转时，流经电阻的电流方向改变，此时在接收端产生有效的逻辑状态。图5是利用LVDS芯片DS90LV031、DS90LV032把信号转换成差分信号，进行长距离传输的波形图。在仿真时设置仿真频率为66MHz理想方波，传输距离为508mm，差分对终端接100Ω负载匹配传输线的差分阻抗。从仿真结果看，LVDS接收端的波形除了有延迟外，波形保持完好。广东高速信号传输DDR测试

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