克劳德高速数字信号测试实验室
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,会再次发生反射,信号与反射信号叠加在信号采集处,会影响采集器对信号的判断。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,该数字信号相对该传输线就是高速信号。 高速信号传输工程化技术问题;PCI-E测试高速信号传输维修电话
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) PCI-E测试高速信号传输维修电话高速信号传输的界定高速信号可以定义为;
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。
第二,如何进行DVI信号的PCB布线设计和电缆选择,以保证信号在传输过程中保持其波形的失真在可容许的范围内,即被称为高速信号传输信号完整性的工程化技术。
第三,如何为DVI信号发生器和接收器芯片设计电源供电单元,以保证信号发生器和信号接收器能够正常工作,且不影响其他共电源芯片的正常工作,即被称为高速信号传输电源完整性的工程化技术。
第四,如何设计DVI信号传输线和屏蔽,以保证DVI信号在传输过程中具有一定程度的抗干扰能力,且不会对附近其他信号产生不可容许的干扰,即被称为高速信号传输电磁兼容性的工程化技术。 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;
2.4电源完整性的概念
2.4.1电源完整性的定义
电源信号是电信号的一个特例,因此,电源完整性是信号完整性的一个特例,电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性,英文为PowerIntegrity,简称PI,指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输,到达受电器件电源输入管脚时,能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性,否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片,尤其是数字集成电路芯片,其工作的本质是内部晶体管状态的翻转,大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大的电流,其所需的电源能量只能由电源供电单元所提供。以“个人资金供给系统”类比受电器件的电源供电单元,可以更直观地理解电源完整性的概念。 高速信号传输用串行还是并行;PCI-E测试高速信号传输维修电话
高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题;PCI-E测试高速信号传输维修电话
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。 PCI-E测试高速信号传输维修电话
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。 ...