高速信号传输技术的复杂性
(1)与高速信号传输相关的理论及概念缺失在学术上,与高速信号传输相关的SI、PI和EMC理论、概念和技术相当完整和成熟。但是,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。大多数从事电子设计专业的工程师缺少SI、PI和EMC相关理论、概念和技术,主要原因是在高等教育过程中缺少这些理论课程的教育和培训,在工作实践中也很少有相关专业理论、概念和技术的学习和培训。大多数高校还没有高速信号传输技术相关专业课程。大部分高校虽然设立电磁兼容性专业课程,但这些课程是专为电磁兼容专业的学生而设立的,课程的内容尤其是麦克斯韦方程的解算对于一般电子设计专业的学生来讲很高深,电子设计专业讲授的大多是逻辑设计和电子设计的相关课程。
信号传输是否为高速信号传输,不但取决于数字信号的带宽波长;陕西信息化高速信号传输
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: 陕西信息化高速信号传输高速信号传输工程化技术问题;
克劳德高速数字信号测试实验室
高速信号传输技术的内涵高速电信号传输设计与分析是电子设计工程师必须掌握的基本技能。电子产品处理器主频高至GHz、传输速率达到Gbps以上,高速信号的处理和传输要求电子设计工程师必须至少具备以下三项技能:
●高速逻辑时序设计;
●高速电路散热设计;
●高速信号传输设计。
①逻辑时序设计对于数字电路设计工程师而言,无论其开发的数字电路是所谓的低速数字电路,还是高速数字电路,都是基本的设计。电子工程师在进行时序设计时,有一个很重要的假设:数字逻辑信号传输没有失真。因此,逻辑时序设计更多的是考虑信号的逻辑运算、信号延时、信号的同步等因素。
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。 高速信号传输用串行还是并行。
高速信号和处理需要考虑三部分设计:
高速逻辑时序设计
高速电路散热设计
高速信号传输设计
1、信号传输的相关概念
概念:电信号、传输通道、信号传输、保形传输
重点:模拟信号可以看作“高速”信号,比较好整体不失真
数字信号失真度能够被控制在一定的范围内。
2、数字信号的特点:
(1)时域特点:周期,和上升时间
(2)频域特性:波形是时域的表现,频谱是频域的表现,通过傅里叶变换
(3)电信号的传输速度:与介质常数有关
(4)信号完整性:SignalIntegrity
(5)电源完整性:PowerIntegrity
(6)电磁兼容性:ElectroMagneticCompatibility(EMC) 高速信号传输——电源完整性;陕西信息化高速信号传输
高速信号传输定义条件;陕西信息化高速信号传输
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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。 陕西信息化高速信号传输
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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...