广西数字信号高速信号传输

2.1.5高速信号传输的界定

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时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，则这种情况下的数字信号就是高速信号。其原因在于：对应某个数字信号，如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变，则信号在此处会发生反射，反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输，若再遇到阻抗突变处，则再次反射，与刚好传到此处的信号S进行叠加，此叠加的信号沿信号传输方向传输，到达信号采集处，影响采集器对S信号的判断。若其可能产生的信号反射叠加在后续的信号上，则会影响后续信号接收的正确性。

高速信号传输的保形通道；广西数字信号高速信号传输

2）传输通道在本书中，传输通道专指电信号的有线传输通道。电信号的传输通道是指由电信号的传输路径和其返回路径共同构成的线路。需要特别强调的是，传输通道包括信号的传输路径线路和该信号的返回路径线路两个相互依存的部分，二者缺一不可。

（3）信号传输在本书中，信号传输专指电信号的信号传输。我们把电信号和它的传输通道一起称为信号传输。对于信号传输的概念而言，电信号和其传输通道是相互依存的，二者缺一不可。脱离电信号的传输通道讨论信号传输是无意义的，同样地，脱离传输通道上的电信号讨论信号传输也是无意义的，对高速信号传输来说更是如此。 广西数字信号高速信号传输高速信号传输——电源完整性；

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。

2.4.2影响电源完整性的因素

良好的电源供电单元，类似良好的个人资金供给系统，应满足以下条件：

●电源转换装置必须能够提供稳定且功率充足的电源功率，否则受电器件会因得不到足够的电源功率而无法正常工作；

●中远距电源供电中继电容器必须能够存储足够的电源能量，并及时补充受电器件附近的近距电源供电中继电容器所消耗的能量；

●近距电源供电中继电容器必须能够为受电器件正常工作提供即时电源能量，满足器件内晶体管状态翻转所需瞬态变化的电流能量；

●供电单元有良好的电源信号传输通道，提供良好的电源传输。如果上述4个条件中的任一项不能得到满足，就会破坏电源供电单元的良好性，即电源的完整性得不到保证。因此电源完整性设计就是合理设计这些组成部分，以保证芯片电源端的电压波动维持在一个合理范围，并且供电电流充足，这样电源供电单元才具备电源完整性。 高速信号传输用串行还是并行；

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。 高速信号传输定义条件；广西数字信号高速信号传输

高速信号传输距离与什么有关；广西数字信号高速信号传输

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。 广西数字信号高速信号传输

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