HDMI测试信号完整性分析高速信号传输

信号完整性分析

当产品设计从仿真阶段进展到硬件环节时，您需要使用矢量网络分析仪（VNA）来测试高速数字互连。首先，您需要对通道、物理层设备、连接器、电缆、背板或印刷电路板的预期测量结果有所了解。在获得实际测量结果之后，再将实际结果与这个预期结果进行比较。我们的目标是，通过软件和硬件来建立可靠的信号完整性工作流程。硬件测量步骤包括仪器测量设置，获取通道数据，以及分析通道性能。

对于矢量网络分析仪（VNA）等高动态范围的仪器，您需要了解误差校正，才能确保准确的S参数测量。误差校正包括校准（测量前误差校正）和去嵌入（测量后误差校正）。通过调整校准和去嵌入的参考点检查通道中除了DUT之外的所有节点项目。 信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁完整性（EMI）三类性能分析技术。HDMI测试信号完整性分析高速信号传输

信号完整性是许多设计人员在高速数字电路设计中涉及的主要主题之一。信号完整性涉及数字信号波形的质量下降和时序误差，因为信号从发射器传输到接收器会通过封装结构、PCB走线、通孔、柔性电缆和连接器等互连路径。当今的高速总线设计如LpDDR4x、USB3.2Gen1/2(5Gbps/10Gbps)、USB3.2x2(2x10Gbps)、PCIe和即将到来的USB4.0(2x20Gbps)在高频数据从发送器流向接收器时会发生信号衰减。本文将概述高速数据速率系统的信号完整性基础知识和集肤效应、阻抗匹配、特性阻抗、反射等关键问题。HDMI测试信号完整性分析高速信号传输克劳德实验室信号完整性测试系统平台；；

PCB的信号完整性问题主要包括信号反射、串扰、信号延迟和时序错误。

1、反射信号在传输线上传输时，当高速PCB上传输线的特征阻抗与信号的源端阻抗或负载阻抗不匹配时，信号会发生反射，使信号波形出现过冲、下冲和由此导致的振铃现象。过冲（Overshoot）是指信号跳变的个峰值（或谷值），它是在电源电平之上或参考地电平之下的额外电压效应；下冲（Undershoot）是指信号跳变的下一个谷值（或峰值）。过大的过冲电压经常长期性地冲击会造成器件的损坏，下冲会降低噪声容限，振铃增加了信号稳定所需要的时间，从而影响到系统时序。

信号的能量大部分集中在信号带宽以下，意味着我们在考虑这个信号的传输效应时， 主要关注比较高频率可以到信号的带宽。

所以，假如在数字信号的传输过程中可以保证在信号的带宽（0.35亿）以下的频率分量（模 拟信号）经过互连路径的质量，则我们可以保证接收到比较完整的数字信号。

然而，我们会在下面看到在考虑信号完整性问题时由于传输路径阻抗不连续对信号的反 射，损耗随频率的增加而增加的特性等因素，这些频率分量在传输时会有畸变，从而造成接 收到的各个频率的分量叠加在时并不能完全保证复现原有的时域的数字信号。 克劳德高速数字信号测试实验室信号完整性考虑的问题？

数字信号的时域和频域

数字信号的频率分量可以通过从时域到频域的转换中得到。首先我们要知道时域是真实 世界，频域是更好的用于做信号分析的一种数学手段，时域的数字信号可以通过傅里叶 变换转变为一个个频率点的正弦波的。这些正弦波就是对应的数字信号的频率分量。

假如定义理想方波的边沿时间为0,占空比50%的周期信号，其在傅里叶变换后各频率 分量振幅。

可见对于理想方波，其振幅频谱对应的正弦波频率是基频的奇数倍频(在50%的占空比 下)。奇次谐波的幅度是按1"下降的(/是频率)，也就是-20dB/dec (-20分贝每十倍频)。 信号完整性测试所需工具说明；HDMI测试信号完整性分析高速信号传输

克劳德高速数字信号的测试,主要目的是对其进行信号完整性分析；HDMI测试信号完整性分析高速信号传输

信号完整性测试方法：

-时域测试：观察信号在时间轴上的波形，分析信号的上升时间、下降时间、瞬态响应等参数，评估信号是否存在失真。

-频域测试：通过对信号进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域，分析信号的功率谱密度、带宽等参数，评估信号在传输路径中存在的滤波和截止频率等问题。

-时钟测试：通过观察时钟信号在传输路径中的形状和时间差异，分析时钟信号的完整性，评估时钟信号是否存在抖动和时钟漂移等问题。

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