信息化高速信号传输检修

2.3.3信号完整性的意义

只要有信号的传输，就存在信号的完整性问题。归纳起来，信号完整性问题存在于以下三个层面。

①系统级信号完整性问题：进行设备与设备电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。

②板级信号完整性问题：进行电子模块上器件与器件电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。

③芯片级信号完整性问题：进行集成电路内部晶体管与晶体管电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。信号完整性是电子系统或设备研发必须满足的底线。如果某电子系统或设备中的任何一个电信号在传输过程不能保证其波形的完整性，接收端接收到信号后就不能作出正确解释，从而使系统或设备的功能因信号解释失误而导致失效，该电子系统或设备就不是一个功能和性能可靠的电子产品了 高速信号传输的传输通道；信息化高速信号传输检修

数字信号的时域特性

例如，对于1GHz的理想方波，其幅值为1V，将其变换到频域中的频谱则描述如下：●个频率分量的频率是0，幅度为0.5V，这个分量描述了时域中的直流分量，称为零次谐波；●第二个频率分量的频率是1GHz，幅度为0.63V，这个分量称为一次谐波，一次谐波与零次谐波叠加，在时域中得到均值偏移为0.5V的正弦波。这与理想方波还有一定的差距；●第三个频率分量的频率是3GHz，幅度为0.21V，这个分量称为三次谐波，三次谐波和一次谐波、零次谐波的叠加结果再叠加，在时域中得到的信号波形顶端更平滑，更接近于方波，上升时间更短；……依次下去，将所有相继的高次谐波与前面已经叠加的结果叠加，得出的结果会越来越像方波，上升时间会越来越短。 信息化高速信号传输检修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；

传输线反射系数反射系数包含源-反射系数（SRC）和负载反射系数（LRC），源反射系数是源内阻和特征阻抗关系；负载反射系数是负载阻抗和传输线的关系。信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变，就会产生反射，反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关，如下图所示，假设传输线个区域的瞬时阻抗为Z1，第二个区域的瞬时阻抗为Z2。

则反射电压和入射电压的比值为：Vreflected/Vincident=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）范围为：-1到1。传输线不连续导致的多次反射：以末端开路做说明：下图是一个振铃现象产生的示例，信号源的内阻为10Ω，往外发送一个上升时间为1ns、幅值为1V的阶跃信号，经过一段15cm的50Ω传输线，在传输线末端开路测量。很容易得到，在传输线两侧的反射系数分别为-0.667和1，传输线末端的信号幅值。

高速信号传输——信号完整性

信号的回路信号传输线：信号路径、信号回路、中间介质构成信号自己回路的原则：直流电流：寻找小的电阻、与信号路径组成信号环路面积小的回路交流电流：阻抗小、与信号路径组成的信号环路面积小的回路电信号=直流+交流回路也就包括的直流信号回路和交流信号回路。

特征阻抗与反射(1) 特征阻抗定义：特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值，用V/I表示。

(2)这样的突变也就会导致信号的反射。

(3)差分线和单端信号线差分线一个对应正极性，一个对应负极性，还有一条用于实现信号回流的线单端信号线：一条信号路径和信号回流的线

（4)大地与“基准地”大地的概念：用于屏蔽和吸收大量电荷的物体，“大地”的意义也就在于为其所连接的物体提供一个收放多余电荷和垃圾电荷的地方在设计的时候应当去掉“地”的概念，聚焦信号回路概念。

（5）信号类型模拟信号和数字信号单端信号和差分信号分成了：

单端模拟

差分模拟

单端数字

差分数字 高速信号传输的相关概念；

1.1高速信号传输工程化技术问题

当前，无论是消费类电子产品、商用类电子产品，还是电子产品，其处理能力均达到了较高的水平，尤其是一些具有标志性的技术指标，如处理器主频已经达到GHz，其中的某些电信号传输速率已达到Gbps以上。如苹果手机iPhoneX，搭载2.4GHz处理器和3GB内存，提高了系统运行的效率，操作起来更加快速、便捷，其接口信号速率达到480Mbps；而苹果笔记本MacBookPro，其处理器为六核IntelCPU，主频达2.6GHz，以太网口信号传输速率可达1Gbps；又如航空机载显示控制计算机，其处理器主频一般为GHz级，DVI视频信号传输速率高达1.65Gbps。 高速信号传输技术的内涵；USB测试高速信号传输销售厂

高速信号传输逻辑时序设计；信息化高速信号传输检修

2.3.1信号完整性的定义信号完整性，

英文为SignalIntegrity，简称SI，指信号在传输过程中，其波形保持不变或只在可容许范围内失真，不影响信号接收器对信号的正确接收和解码。信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好的特性。我们以“河道中的波浪”类比信号传输通道上的电信号，以河道与“空中的水汽通道”组成的波浪传输通道类比信号传输通道，可以更直观地理解信号完整性的概念，虽然这个类比不是十分恰当。

一条河道连接上游和下游两个水库，平静的河流在河道中流淌，当上游水库的闸门突然被抬高（或压低）时，河流上游端的水位由于水库出水量的突然增加（或减少）而升高（或下降），水位的升高（或下降）变化形成一个一定形状的波浪，波浪沿着河道向下游移动，直到下游水库入口处。波浪在移动到下游水库入口处时，其形状有两种情况：一是波浪的形状与在上游水库出口处形成时的形状保持着一定程度的相似性，我们就认为波浪形状在移动过程中是良好的，是完整的；二是由于各种原因使得波浪的形状与形成时的形状有很大差别，我们就认为波浪的形状是不良好的，是不完整的。 信息化高速信号传输检修