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高速数字信号传输电路的设计与仿真

高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整，而影响信号完整性(即信号质量)的因素主要有传输线的长度、电阻匹配及电磁干扰、串扰等。设计过程中要保持信号的完整性必须借助一些仿真工具，仿真结果对PCB布线产生指导性意见，布线完成后再提取网络，对信号进行布线后仿真，仿真没有问题后才能送出加工。目前这样的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是个简单好用的工具，软件中包含两个工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布线设计前约束布线和各层的参数、设置时钟的布线拓扑结构、选择元器件的速率、诊断信号完整性，并尽量避免电磁辐射及串扰等问题。BoardSim用于布线以后快速地分析设计中的信号完整性、电磁兼容性和串扰问题，生成串扰强度报告，区分并解决串扰问题。作者使用LineSim工具，对信号的阻抗匹配、传输线的长度、串扰进行了仿真分析，并给出了指导性结论。 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；智能化多端口矩阵测试高速信号传输服务热线

在实际的PCB布线时，如果由于产品结构的需要，不能缩短信号线长度时，应采用差分信号传输。差分信号有很强的抗共模干扰能力，能延长传输距离。差分信号有很多种，如ECL、PECL、LVDS等，表1列出LVDS相对于ECL、PECL系统的主要特点。LVDS的恒流源模式低摆幅输出使得LVDS能高速驱动，对于点到的连接，传输速率可达800Mbps，同时LVDS低噪声、低功耗，连接方便，实际中使用较多。LVDS的驱动器由一个通常为3.5mA的恒流源驱动对差分信号线组成。接收端有一个高的直流输入阻抗，几科全部的驱动电流流经10Ω的终端电阻，在接收器输入端产生约350mV电压。当驱动状态反转时，流经电阻的电流方向改变，此时在接收端产生有效的逻辑状态。图5是利用LVDS芯片DS90LV031、DS90LV032把信号转换成差分信号，进行长距离传输的波形图。在仿真时设置仿真频率为66MHz理想方波，传输距离为508mm，差分对终端接100Ω负载匹配传输线的差分阻抗。从仿真结果看，LVDS接收端的波形除了有延迟外，波形保持完好。机械高速信号传输眼图测试高速信号传输信号传输设计；

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。

第五，在电子产品调试过程中，如果出现高速信号传输失败的问题，如DVI信号传输时数据接收不稳定，如何对出现的问题给出解决思路，对哪些信号进行测试，如何对测试的结果进行分析，并给出解决方案并终消除问题，即被称为高速信号传输问题分析的工程化技术。高速信号传输工程化技术就是对高速信号传输给出具有适度性能、适度成本、适度可靠性和适度制造性等综合良好性能的技术解决方案。所谓适度就是指性能指标满足用户要求，并达到相关国际标准、国家标准和行业标准。高速信号传播在电子设计工程化技术方面的理论和概念严重缺失；

2.1.2数字信号的时域特性高速信号传输的主要研究内容是高速数字信号传输，因此，我们先以时钟信号为例，讨论数字信号在时域和频域中的特征。在时域中，时钟信号有两个重要的参数，即时钟周期和上升时间。图2.1说明了数字时钟信号的这两个特性。时钟信号波形

时钟周期就是时钟信号重复一次的时间间隔，在高速信号系统中，时钟信号的周期（Tclock）单位一般为纳秒（ns），频率为在1秒钟内时钟循环的次数，单位一般为赫兹（Hz），时钟频率与时钟周期是互为倒数的关系： 高速信号传输的界定高速信号可以定义为；智能化多端口矩阵测试高速信号传输服务热线

高速信号的传输的工程化技术；智能化多端口矩阵测试高速信号传输服务热线

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，智能化多端口矩阵测试高速信号传输服务热线