福建数字信号高速信号传输

高速数字信号传输电路的设计与仿真

高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整，而影响信号完整性(即信号质量)的因素主要有传输线的长度、电阻匹配及电磁干扰、串扰等。设计过程中要保持信号的完整性必须借助一些仿真工具，仿真结果对PCB布线产生指导性意见，布线完成后再提取网络，对信号进行布线后仿真，仿真没有问题后才能送出加工。目前这样的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是个简单好用的工具，软件中包含两个工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布线设计前约束布线和各层的参数、设置时钟的布线拓扑结构、选择元器件的速率、诊断信号完整性，并尽量避免电磁辐射及串扰等问题。BoardSim用于布线以后快速地分析设计中的信号完整性、电磁兼容性和串扰问题，生成串扰强度报告，区分并解决串扰问题。作者使用LineSim工具，对信号的阻抗匹配、传输线的长度、串扰进行了仿真分析，并给出了指导性结论。 高速信号传输的保形通道；福建数字信号高速信号传输

克劳德高速数字信号测试实验室

2.1高速信号传输定义

高速信号传输是一定条件下的（电）信号传输，这里的条件对数字（电）信号而言，是指信号传输通道长度与信号带宽波长的关系，对模拟信号而言，无论带宽大小，都被看作高速信号传输。2.1.1信号传输的相关概念（1）电信号在通信、信号处理或者电子工程等技术领域中，任何随时间和空间变化的量都可以称为信号，如果量的变化是连续的，则称为模拟信号，如果量的变化是离散的，则称为数字信号。电信号是指其电压值（电流值）、频率值或相位值随时间变化的量，同样地，电信号也包括模拟电信号和数字电信号。 福建数字信号高速信号传输高速信号传输设计与分析；

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。

（3）设计仿真测试手段少

在工程实践中，SI、PI和EMC设计、仿真、测试所需要的工具和设备比较昂贵，不如逻辑设计和电子设计所需要的设计、仿真和测试所需要的工具和设备普及。对于电源完整性设计、仿真和测试，有一些仿真分析工具软件，但缺少的电源完整性的测试工具和设备，这种现状对于电源完整性技术的工程应用本身是非常不利的。对于信号完整性设计、仿真和测试，相关的工具和设备倒是存在，但一方面这些工具和设备价格比较昂贵；另一方面，由于学习和掌握的难度较大，这基本上是专业从业人员的事，大多数电子设计工程师或者没有条件，或者只能望而却步。对于电磁兼容性设计、仿真和测试，工具和设备似乎很多，但是设计和仿真的工程化还没有达到与实际情况相符的水平，测试工具和设备，尤其是电磁兼容暗室的投资，对于一般的公司而言不像是购买一台示波器那样，是很容易决策的事情。综上所述，SI、PI和EMC在设计、仿真和测试方面，研发人员所能做的工作比较少，这也决定了电子设计工程师往往是靠经验，而不是靠科学、靠技术、靠工具、靠手段进行设计、仿真、测试。靠经验的东西，很难掌握和理解，事情就会变得复杂起来，其难度也就不好说了。 高速信号传输相关的三个方面；

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。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？江苏高速信号传输销售

高速信号的界定标准；福建数字信号高速信号传输

2.4电源完整性的概念

2.4.1电源完整性的定义

电源信号是电信号的一个特例，因此，电源完整性是信号完整性的一个特例，电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性，英文为PowerIntegrity，简称PI，指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输，到达受电器件电源输入管脚时，能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性，否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片，尤其是数字集成电路芯片，其工作的本质是内部晶体管状态的翻转，大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大的电流，其所需的电源能量只能由电源供电单元所提供。以“个人资金供给系统”类比受电器件的电源供电单元，可以更直观地理解电源完整性的概念。 福建数字信号高速信号传输

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