广东自动化高速信号传输

 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。
高速信号传输所涉及的概念和技术；广东自动化高速信号传输

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。广东自动化高速信号传输高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题；

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串扰分析

由于频率的提高，传输线之间的串扰明显增大，对信号完整性也有很大的影响，可以通过仿真来预测、模拟，并采取措施加以改善。以CMOS信号为例建立仿真模型，如图6所示。在仿真时设置干扰信号的频率为66MHz的方波，扰者设置为零电平输入，通过调整两根线的间距和两线之间平行走线的长度来观察扰者接收端的波形。仿真结果如图7，分别为间距是203.2mm、406。4mm时的波形。

从仿真结果看出，两线间距为406.4mm时，串扰电平为200mV左右，203.2mm时为500mV左右。可见两线之间的间距越小串扰越大，所以在实际高速PCB布线时应尽量拉大传输线间距或在两线之间加地线来隔离。

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。 数字信号的传输速率和其传输通道的长度是高速信号传输的两个不可分割的组成部分；

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，高速信号传输技术的内涵；山东高速信号传输价格多少

高速信号传输技术的复杂性；广东自动化高速信号传输

①理解电阻、电感、电容等特性，其本质就是对电流、电流变化和电压变化具有的抵抗力，以及电阻器、电感器、电容器几种器件不仅具有主特性，在高速信号传输电路中还表现出其他的特性。

②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，以及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。

③认识信号传输线、供电传输线、信号回路、供电回路、信号传输线的特征阻抗、供电中继电容器等概念和意义，并纠正对地、屏蔽、信号回路几个概念的误解。

④了解信号类型、电源类型、信号传输线类型及其适合传输的信号类型、电源传输线类型及其适合传输的电源类型、供电中继电容器类型，以及各种信号传输线和电源传输线的屏蔽效能对比。实际上，掌握了这些，我们就从本质上了解了高速信号传输的原理和本质，综合考虑工程化因素（如产品成本、可制造性和可实现性等），结合使用相关的设计、仿真和测试工具，就可以很轻松地进行高速信号传输设计和问题的分析。 广东自动化高速信号传输