高速信号传输技术的简单性
对于大多数电子设计工程师,高速信号传输技术,即SI、PI和EMC真的很难、很复杂吗?事实并非如此。对于大多数电子设计工程师来讲,掌握关于电磁兼容、信号完整性和电源完整性一般性的原理、概念和技术,就可以很好地从事研发工作了,深入掌握这些技能则是专业工程师的事。在这个意义上来说,掌握SI、PI和EMC相关技术是很容易的事情。
掌握一般性的原理、概念和技术为什么容易呢?对于大多数电子设计工程师,只需掌握以下这些知识。
高速信号的传输的工程化技术;通信高速信号传输价目表
阻抗匹配高速数字信号的阻抗匹配非常关键,如果匹配不好,信号会产生较大的上冲和下冲现象,如果幅度超过了数字信号的阈值,就会产生误码。阻抗匹配有串行端接和并行端接两种,由于串行端接功耗低并且端接方便,实际工作中一般采用串行端接。以下利用Hyperlynx仿真工具对端接电阻的影响进行了分析。以74系列建立仿真IBIS模型如图1所示。仿真时选择一个发送端一个接收端,传输线为带状线,设置线宽0.2mm和介电常数为4.5(常用的FR4材料),使传输线的阻抗为51.7Ω。设置信号频率为50MHz的方波,串行端接电阻Rs分别取0Ω、33Ω和100Ω的情况,进行仿真分析,通信高速信号传输价目表高速信号的界定标准;
2.1.5高速信号传输的界定
高速信号可以定义为:需要对其传输线进行设计,以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。界定高速信号传输的依据有以下两条。
①对于模拟信号,所有模拟信号传输都应该看作高速信号传输,因为模拟信号传输一般要求传输过程中具有很小的波形失真度。
②对于数字信号,通过分析,若设计该数字信号传输线时需要考虑阻抗才能保证信号传输到目的处的失真度可接受,则这种情况下的数字信号就是高速信号。其原因在于:对应某个数字信号,如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变,则信号在此处会发生反射,反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输,若再遇到阻抗突变处,则再次反射,与刚好传到此处的信号S进行叠加,此叠加的信号沿信号传输方向传输,到达信号采集处,影响采集器对S信号的判断。若其可能产生的信号反射叠加在后续的信号上,则会影响后续信号接收的正确性。
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。 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;
2)传输通道在本书中,传输通道专指电信号的有线传输通道。电信号的传输通道是指由电信号的传输路径和其返回路径共同构成的线路。需要特别强调的是,传输通道包括信号的传输路径线路和该信号的返回路径线路两个相互依存的部分,二者缺一不可。
(3)信号传输在本书中,信号传输专指电信号的信号传输。我们把电信号和它的传输通道一起称为信号传输。对于信号传输的概念而言,电信号和其传输通道是相互依存的,二者缺一不可。脱离电信号的传输通道讨论信号传输是无意义的,同样地,脱离传输通道上的电信号讨论信号传输也是无意义的,对高速信号传输来说更是如此。 高速信号传输电路散热设计;贵州高速信号传输安装
高速信号传输定义条件;通信高速信号传输价目表
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。 通信高速信号传输价目表
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...