解决方案高速信号传输维修

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；

●信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。 高速信号传输所涉及的三大支撑技术；解决方案高速信号传输维修

高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题。例如，产品在调试过程中，某个（些）信号的波形或时序与设计结果略有差异，从而导致产品无法工作或工作状态不稳定；或者产品上电时似乎受到外界莫名其妙的干扰时好时坏；或是产品工作稳定了，却干扰其他电子设备正常工作，或做电磁兼容测试时，不能通过某些电磁兼容测试项目；更多的情况是，某台产品同时出现以上两种或两种以上现象。事实上，信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是电子产品走向用户之前必须达到的基本性能，否则产品要么无法稳定工作，要么可能干扰其他电子产品，或可能受到其他电子产品的干扰而无法正常工作。校准高速信号传输方案掌握高速信号传输、信号完整性、电源完整性和电磁兼容性的概念；

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。

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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，会再次发生反射，信号与反射信号叠加在信号采集处，会影响采集器对信号的判断。由天线原理可知，如果反射点恰好处于信号某个有效谐波波长的1/4处，则在该段传输线上任意位置入射信号和反射信号的相位相同，电流方向相反，信号幅值叠加，该段传输线构成射频发射天线。因此，一般情况下，如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波（一般为基频的3~5倍）波长的1/4时，该数字信号相对该传输线就是高速信号。 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；

第二，如何进行DVI信号的PCB布线设计和电缆选择，以保证信号在传输过程中保持其波形的失真在可容许的范围内，即被称为高速信号传输信号完整性的工程化技术。

第三，如何为DVI信号发生器和接收器芯片设计电源供电单元，以保证信号发生器和信号接收器能够正常工作，且不影响其他共电源芯片的正常工作，即被称为高速信号传输电源完整性的工程化技术。

第四，如何设计DVI信号传输线和屏蔽，以保证DVI信号在传输过程中具有一定程度的抗干扰能力，且不会对附近其他信号产生不可容许的干扰，即被称为高速信号传输电磁兼容性的工程化技术。 高速信号传输所涉及的个概念；校准高速信号传输方案

高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题；解决方案高速信号传输维修

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，解决方案高速信号传输维修