浙江HDMI测试高速信号传输

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。 高速信号传输逻辑时序设计；浙江HDMI测试高速信号传输

2.3.1信号完整性的定义信号完整性，

英文为SignalIntegrity，简称SI，指信号在传输过程中，其波形保持不变或只在可容许范围内失真，不影响信号接收器对信号的正确接收和解码。信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好的特性。我们以“河道中的波浪”类比信号传输通道上的电信号，以河道与“空中的水汽通道”组成的波浪传输通道类比信号传输通道，可以更直观地理解信号完整性的概念，虽然这个类比不是十分恰当。

一条河道连接上游和下游两个水库，平静的河流在河道中流淌，当上游水库的闸门突然被抬高（或压低）时，河流上游端的水位由于水库出水量的突然增加（或减少）而升高（或下降），水位的升高（或下降）变化形成一个一定形状的波浪，波浪沿着河道向下游移动，直到下游水库入口处。波浪在移动到下游水库入口处时，其形状有两种情况：一是波浪的形状与在上游水库出口处形成时的形状保持着一定程度的相似性，我们就认为波浪形状在移动过程中是良好的，是完整的；二是由于各种原因使得波浪的形状与形成时的形状有很大差别，我们就认为波浪的形状是不良好的，是不完整的。 浙江HDMI测试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；

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。

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。
高速信号传输相关的三个方面；

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) 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；浙江HDMI测试高速信号传输

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；浙江HDMI测试高速信号传输

高速信号的传输过程分析

在高速信号调试时工程师必须首先调试并验证其设计是否符合物理层规范。在此阶段，信号完整性（如眼图和抖动）是关键问题，很多这种验证和调试是通过使用伪随机码序列（PRBS）或循环测试码，并结合示波器及示波器厂家提供的串行数据眼图和抖动分析软件来完成的。在确保物理层信号质量没有问题后，串行信号从测试码变为8b/10b编码字符序列，此时系统级问题成为调试的重点，问题可能会出现在物理层-链路层域（涉及信号完整性和数据完整性的交叉领域）。这时，就需要对物理层信号实现解码分析。对于现代的高速串行系统，系统之间的协调工作显得更为突出，协议间的任何也会导致整个系统出现问题，因此分析物理层和链路层往往还是不够的，还必须要对系统的协议层进行分析，这时往往需要用到的协议分析仪。本文将为大家重点介绍力科示波器针对高速串行信号物理层、链路层和协议层的解决方案。
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