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。 高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题;校准高速信号传输项目
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。 校准高速信号传输项目高速信号传输技术的简单性;
(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。
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。 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?
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重点内容分析高速信号传输所涉及的三大支撑技术(即信号完整性、电源完整性和电磁兼容性)的相关基本概念、基本原理和基本设计原则,通过直观、定性、系统和概念性的论述,消除电子设计工程师对于信号完整性、电源完整性和电磁兼容性的神秘感,还信号完整性、电源完整性和电磁兼容性分析和设计工作一个简单、明晰的面孔,使得电子设计人员从容面对信号完整性、电源完整性和电磁兼容性设计和分析工作。 信号传输是否为高速信号传输,不但取决于数字信号的带宽波长;校准高速信号传输项目
高速信号传输的界定高速信号可以定义为;校准高速信号传输项目
高速信号传输——电源完整性供电
电源系统完好性
供电传输线完好性
供电中继系统完好性
高速信号传输——电磁兼容
电磁兼容定义
(1)设备中的信号的传输都能够抵抗本设备的干扰和外部的干扰
(2)设备中的信号的传输都不应当产生能够干扰本设备和外部设备工作
高速信号的传输的工程化技术
系统级电磁屏蔽
信号级电磁屏蔽
各种信号或者供电传输线的电磁屏蔽
信号和电源的滤波的技术
系统级电磁屏蔽技术
(1)机箱屏蔽
(2)电缆屏蔽
(3)连接器屏蔽
信号级电磁屏蔽技术
把传输线上的信号作为电磁屏蔽信号(即干扰源)
校准高速信号传输项目
克劳德高速数字信号测试实验室 ③高速信号传输设计技术是数字电路设计工程师必须掌握的另一项基本技能。该设计技术主要解决高速信号传输问题,即在电路设计开发时采取一定的措施,使所有的电信号在发送、传输和接收过程中具有合乎其各自要求的波形失真度,使得信号接收器能够正确接收信号发送器产生的信号逻辑,也就是大家所说的高速信号传输正确性设计技术。 注意: 只研究高速信号传输相关内容,不涉及信号时序设计和高速电路散热设计。高速信号传输正确性需要满足以下三个方面的要求: ●信号发送器和信号接收器二者都正常工作; ●信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真; ●信号在传输...