高速數(shù)字信號傳輸電路的設(shè)計與仿真

高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計成功的關(guān)鍵在于保持信號的完整，而影響信號完整性(即信號質(zhì)量)的因素主要有傳輸線的長度、電阻匹配及電磁干擾、串?dāng)_等。設(shè)計過程中要保持信號的完整性必須借助一些仿真工具，仿真結(jié)果對PCB布線產(chǎn)生指導(dǎo)性意見，布線完成后再提取網(wǎng)絡(luò)，對信號進行布線后仿真，仿真沒有問題后才能送出加工。目前這樣的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是個簡單好用的工具，軟件中包含兩個工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布線設(shè)計前約束布線和各層的參數(shù)、設(shè)置時鐘的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、選擇元器件的速率、診斷信號完整性，并盡量避免電磁輻射及串?dāng)_等問題。BoardSim用于布線以后快速地分析設(shè)計中的信號完整性、電磁兼容性和串?dāng)_問題，生成串?dāng)_強度報告，區(qū)分并解決串?dāng)_問題。作者使用LineSim工具，對信號的阻抗匹配、傳輸線的長度、串?dāng)_進行了仿真分析，并給出了指導(dǎo)性結(jié)論。 掌握高速信號傳輸、信號完整性、電源完整性和電磁兼容性的概念；云南高速信號傳輸執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2.1.5高速信號傳輸?shù)慕缍?

高速信號可以定義為：需要對其傳輸線進行設(shè)計，以確保在傳輸過程中其波形失真度可以接受的那些信號。界定高速信號傳輸?shù)囊罁?jù)有以下兩條。

①對于模擬信號，所有模擬信號傳輸都應(yīng)該看作高速信號傳輸，因為模擬信號傳輸一般要求傳輸過程中具有很小的波形失真度。

②對于數(shù)字信號，通過分析，若設(shè)計該數(shù)字信號傳輸線時需要考慮阻抗才能保證信號傳輸?shù)侥康奶幍氖д娑瓤山邮埽瑒t這種情況下的數(shù)字信號就是高速信號。其原因在于：對應(yīng)某個數(shù)字信號，如果其傳輸線設(shè)計不當(dāng)而在某些位置出現(xiàn)阻抗突變，則信號在此處會發(fā)生反射，反射的信號向著與信號傳輸方向相反的方向傳輸，若再遇到阻抗突變處，則再次反射，與剛好傳到此處的信號S進行疊加，此疊加的信號沿信號傳輸方向傳輸，到達信號采集處，影響采集器對S信號的判斷。若其可能產(chǎn)生的信號反射疊加在后續(xù)的信號上，則會影響后續(xù)信號接收的正確性。

數(shù)字信號高速信號傳輸PCI-E測試高速信號的傳輸?shù)墓こ袒夹g(shù)；

2）傳輸通道在本書中，傳輸通道專指電信號的有線傳輸通道。電信號的傳輸通道是指由電信號的傳輸路徑和其返回路徑共同構(gòu)成的線路。需要特別強調(diào)的是，傳輸通道包括信號的傳輸路徑線路和該信號的返回路徑線路兩個相互依存的部分，二者缺一不可。

（3）信號傳輸在本書中，信號傳輸專指電信號的信號傳輸。我們把電信號和它的傳輸通道一起稱為信號傳輸。對于信號傳輸?shù)母拍疃裕娦盘柡推鋫鬏斖ǖ朗窍嗷ヒ来娴模呷币徊豢伞Ｃ撾x電信號的傳輸通道討論信號傳輸是無意義的，同樣地，脫離傳輸通道上的電信號討論信號傳輸也是無意義的，對高速信號傳輸來說更是如此。

高速信號傳輸技術(shù)理論和概念繁多

對于大多數(shù)從事電子設(shè)計的工程師，由于沒有系統(tǒng)的電磁兼容、信號完整性和電源完整性技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，往往接觸到許多眾說紛紜的有關(guān)高速信號傳輸方面的解釋，這些解釋往往為了說明SI、PI和EMC相關(guān)理論、概念和技術(shù)，從不同的角度引入了很多概念和名詞。比如，是“地”的概念，就有安全地、結(jié)構(gòu)地、屏蔽地、數(shù)字地、模擬地、地平面、地信號等，而且這些地各有各的定義和用途。再比如，接“地”的方式也有很多要求，包括單點共地、多點共地、混合共地、數(shù)字地與模擬地分割、懸浮地等，它們有各自的特點和適用的場合。

這些概念和名詞對于專業(yè)從事電磁兼容、信號完整性和電源完整性專業(yè)的工程師來講或許不是問題，可能是對他們工程化技術(shù)方面的補充。但是，對于大多數(shù)電子設(shè)計工程師來講，這可能令他們眼花繚亂、無所適從，而且對于產(chǎn)品設(shè)計中出現(xiàn)的問題，其往往不知道到底用什么概念去解釋和解決。
高速信號傳輸工程化技術(shù)問題；

①高速信號是需要對其傳輸線進行設(shè)計，以確保在傳輸過程中其波形失真度可以接受的那些信號。模擬信號傳輸都應(yīng)該看作高速信號傳輸，數(shù)字信號如果其傳輸線長度大于該數(shù)字信號有效比較高諧波（一般為基頻的3~5倍）波長的1/4，該數(shù)字信號相對該傳輸線就是高速信號。

②信號完整性、電源完整性和電磁兼容性是高速信號傳輸所涉及的三大支撐技術(shù)。

③信號完整性表示信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸通道傳輸后仍保持相對良好，需要為各種信號選擇設(shè)計合適的信號傳輸通道，使得高速信號傳輸?shù)碾娦盘柲軌虮Ｐ蝹鬏敗?

④電源完整性表示信電源信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸后仍保持相對良好，選擇和設(shè)計良好的電源轉(zhuǎn)換裝置、中遠距電源供電中繼電容器、近距電源供電中繼電容器和電源信號傳輸通道是保證電源完整性的基本要求。

⑤電磁兼容性表示電子系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時不對其他電子系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾 高速信號傳輸?shù)囊罁?jù)有有那幾條；PCI-E測試高速信號傳輸多端口矩陣測試

高速信號傳輸?shù)慕缍?biāo)準(zhǔn)；云南高速信號傳輸執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

克勞德高速數(shù)字信號測試實驗室

原因在于：對應(yīng)某個數(shù)字信號，如果其傳輸線設(shè)計不當(dāng)而在某些位置出現(xiàn)阻抗突變，則信號在此處會發(fā)生反射，反射的信號向著與信號傳輸方向相反的方向傳輸，若再遇到阻抗突變，會再次發(fā)生反射，信號與反射信號疊加在信號采集處，會影響采集器對信號的判斷。由天線原理可知，如果反射點恰好處于信號某個有效諧波波長的1/4處，則在該段傳輸線上任意位置入射信號和反射信號的相位相同，電流方向相反，信號幅值疊加，該段傳輸線構(gòu)成射頻發(fā)射天線。因此，一般情況下，如果其傳輸線長度大于該數(shù)字信號有效比較高諧波（一般為基頻的3~5倍）波長的1/4時，該數(shù)字信號相對該傳輸線就是高速信號。 云南高速信號傳輸執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

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