湖北多端口矩阵测试高速信号传输

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；

●信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。 高速信号传输技术的简单性；湖北多端口矩阵测试高速信号传输

高速信号传输

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。 湖北多端口矩阵测试高速信号传输高速信号传输工程化技术的三大支撑技术；

高速信号传输——电源完整性供电

电源系统完好性

供电传输线完好性

供电中继系统完好性

高速信号传输——电磁兼容

电磁兼容定义

（1）设备中的信号的传输都能够抵抗本设备的干扰和外部的干扰

（2）设备中的信号的传输都不应当产生能够干扰本设备和外部设备工作

高速信号的传输的工程化技术

系统级电磁屏蔽

信号级电磁屏蔽

各种信号或者供电传输线的电磁屏蔽

信号和电源的滤波的技术

系统级电磁屏蔽技术

（1）机箱屏蔽

（2）电缆屏蔽

（3）连接器屏蔽

信号级电磁屏蔽技术

把传输线上的信号作为电磁屏蔽信号（即干扰源）

由天线原理可知，如果反射点恰好处于信号某个有效谐波波长的1/4处，则在该段传输线上任意位置入射信号和反射信号的相位相同，电流方向相反，信号幅值叠加，该段传输线构成射频发射天线。因此，一般情况下，如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波（一般为基频的3~5倍）波长的1/4时，则该数字信号相对该传输线就是高速信号。值得注意的是，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。

注意

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（等价于数字信号的速率），还取决于信号传输线的长度。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。例如，传输速率为1Mbps的RS-422信号在双绞屏蔽电缆上传输时，信号带宽为5×1MHz。信号带宽波长λ为3×108÷（4）1/2÷（1×106×5）=30（m）。假设电缆材料的相对介电常数为4，只有当RS-422信号传输通道长度大于7.5m时，才可以被当作高速信号传输。 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；

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。 高速信号传输技术的内涵；湖北多端口矩阵测试高速信号传输

高速信号传输技术理论和概念繁多；湖北多端口矩阵测试高速信号传输

克劳德高速数字信号测试实验室

  重点内容分析高速信号传输所涉及的三大支撑技术（即信号完整性、电源完整性和电磁兼容性）的相关基本概念、基本原理和基本设计原则，通过直观、定性、系统和概念性的论述，消除电子设计工程师对于信号完整性、电源完整性和电磁兼容性的神秘感，还信号完整性、电源完整性和电磁兼容性分析和设计工作一个简单、明晰的面孔，使得电子设计人员从容面对信号完整性、电源完整性和电磁兼容性设计和分析工作。 湖北多端口矩阵测试高速信号传输