自动化高速信号传输眼图测试

克劳德高速数字信号测试实验室

若要信号发送器和信号接收器正常工作，只需为它们提供完好的电源供给；若要信号传输过程中无失真或有可以允许的失真，则需要信号传输通道通畅（即后面所讲的传输线的特征阻抗具有相对的一致性）；若信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰，则需要对信号传输通道提供电磁屏蔽。

以上三个方面的技术分别涉及电源完整性、信号完整性和电磁兼容性技术。低速信号和高速信号传输对于信号传输通道有着不同的要求，就像普通火车和高速火车要求不同等级和质量的铁路、车站和环境一样，高速信号的传输必然要求更高等级和更高质量的信号传输线、供电系统和电磁屏蔽环境，以确保高速信号在发送端、传输路径和接收端的波形失真度方面在可控范围内，从而实现高速信号的正确发送、传输、接收和解码。 高速信号传输用串行还是并行；自动化高速信号传输眼图测试

2.2高速信号传输相关的三个方面

上面已经讨论过，高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题，由信号传输的三要素可知，信号的保形传输必须涉及以下三个方面的问题：

●保证信号发送器和信号接收器正常工作；

●保证信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真；

●保证信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。

如何设计电源系统，以提供电流相对充足、电压相对稳定的电源给受电器件（信号发送器和信号接收器）；如何控制传输通道各段的阻抗，以使其具有相对的一致性；如何设计电磁屏蔽，以控制电磁干扰性和电磁敏感性，保证信号能够被信号接收器正确解码。以上这三个方面是高速信号传输技术涉及的研究内容，它们分别被称为电源完整性、信号完整性和电磁兼容性，是高速信号传输工程化技术的三大支撑技术，三者缺一不可。 自动化高速信号传输眼图测试高速信号传输的三要素可知，信号的保形传输必须涉及以下三个方面的问题；

影响电源完整性的因素

因此，电信号的传输速度是交变电场和磁场在介质中的建立和传播速度，与介质的介电常数的平方根成反比，即空气的介电常数约为1，大多数印制板绝缘层材料的介电常数约为4，如果电磁场的一部分在PCB内部，一部分在空气中，信号的传输速度则由空气和印制板绝缘材料混合介电常数决定，混合介电常数要小于PCB绝缘材料的介电常数。如果电信号传输线的信号路径在PCB内部，则信号的传播速度约为6英寸每纳秒。如果传输线的信号路径在印制板的表层，信号传输速度大于信号路径在印制板内部的信号传输速度

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②数字电路散热设计是数字电路设计工程师必备的第二项基本技能。一方面，数字集成电路的发展趋势是芯片的高集成度和小体积；另一方面，数字信号处理能力和速度在不断提升，必然带来数字电路功耗和热耗的增大。以上两方面的原因共同导致电路单位面积的热流密度增加。当热流密度增加到一定程度时，自然散热方式已经不能满足电路的散热需要，必须考虑并采取合适的散热措施，才能确保其在一定环境温度下正常工作。 高速信号是需要对其传输线进行设计；

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。 高速信号传输设计与分析；自动化高速信号传输眼图测试

信号传输是否为高速信号传输；自动化高速信号传输眼图测试

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。 自动化高速信号传输眼图测试