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。 高速信号传输的原理和本质,综合考虑工程化因素;福建高速信号传输HDMI测试
1.1.2高速信号传输的界定标准
高速信号传输所涉及的个概念和技术,就是界定信号传输是高速信号传输还是低速信号传输。
从工程设计角度来看,高速信号可以定义为:需要对其传输线进行设计,以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。界定高速信号传输的依据有以下两条。
①对于模拟信号,所有模拟信号传输都应该看作高速信号传输,因为模拟信号传输一般要求传输过程中具有很小的波形失真度。
②对于数字信号,通过分析,若设计该数字信号传输线需要考虑阻抗才能保证信号传输到目的处的失真度可接受,这种情况下的数字信号就是高速信号。 浙江高速信号传输哪里买高速信号传输的三要素可知,信号的保形传输必须涉及以下三个方面的问题;
2.2高速信号传输相关的三个方面
上面已经讨论过,高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题,由信号传输的三要素可知,信号的保形传输必须涉及以下三个方面的问题:
●保证信号发送器和信号接收器正常工作;
●保证信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真;
●保证信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。
如何设计电源系统,以提供电流相对充足、电压相对稳定的电源给受电器件(信号发送器和信号接收器);如何控制传输通道各段的阻抗,以使其具有相对的一致性;如何设计电磁屏蔽,以控制电磁干扰性和电磁敏感性,保证信号能够被信号接收器正确解码。以上这三个方面是高速信号传输技术涉及的研究内容,它们分别被称为电源完整性、信号完整性和电磁兼容性,是高速信号传输工程化技术的三大支撑技术,三者缺一不可。
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。 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;
传输线反射系数反射系数包含源-反射系数(SRC)和负载反射系数(LRC),源反射系数是源内阻和特征阻抗关系;负载反射系数是负载阻抗和传输线的关系。信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变,就会产生反射,反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关,如下图所示,假设传输线个区域的瞬时阻抗为Z1,第二个区域的瞬时阻抗为Z2。
则反射电压和入射电压的比值为:Vreflected/Vincident=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)范围为:-1到1。传输线不连续导致的多次反射:以末端开路做说明:下图是一个振铃现象产生的示例,信号源的内阻为10Ω,往外发送一个上升时间为1ns、幅值为1V的阶跃信号,经过一段15cm的50Ω传输线,在传输线末端开路测量。很容易得到,在传输线两侧的反射系数分别为-0.667和1,传输线末端的信号幅值。 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;福建高速信号传输HDMI测试
数字信号是否为高速信号,除了与信号的频率有关,还与传输它的线路长度有关;福建高速信号传输HDMI测试
高速信号传输技术理论和概念繁多
对于大多数从事电子设计的工程师,由于没有系统的电磁兼容、信号完整性和电源完整性技术专业学习和培训,往往接触到许多众说纷纭的有关高速信号传输方面的解释,这些解释往往为了说明SI、PI和EMC相关理论、概念和技术,从不同的角度引入了很多概念和名词。比如,是“地”的概念,就有安全地、结构地、屏蔽地、数字地、模拟地、地平面、地信号等,而且这些地各有各的定义和用途。再比如,接“地”的方式也有很多要求,包括单点共地、多点共地、混合共地、数字地与模拟地分割、悬浮地等,它们有各自的特点和适用的场合。
这些概念和名词对于专业从事电磁兼容、信号完整性和电源完整性专业的工程师来讲或许不是问题,可能是对他们工程化技术方面的补充。但是,对于大多数电子设计工程师来讲,这可能令他们眼花缭乱、无所适从,而且对于产品设计中出现的问题,其往往不知道到底用什么概念去解释和解决。
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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...