傳輸線理論基礎與特征阻抗

傳輸線理論實際是把電磁場轉(zhuǎn)換為電路的分析來簡化分析的手段，分布式元件的傳輸線 電路模型傳輸線由一段的RLGC元件組成。

為了更簡便地分析傳輸線，引入特征阻抗的概念，由特征阻抗來進行信號傳輸?shù)姆治觥?將傳輸線等效成分段電路模型后，可以用電路的理論來求解。

特征阻抗，或稱特性阻抗，是衡量PCB上傳輸線的重要指標。PCB傳輸線的特征/ 特性阻抗不是直流電阻，它屬于長線傳輸中的概念。

可以看到特征阻抗是一個在傳輸線的某個點上的瞬時入射電壓與入射電流或者反射電 壓與反射電流的比值。和傳輸阻抗的概念并不一致，傳輸阻抗是某個端口上總的電壓和電流的 比值。只有在整個傳輸路徑上阻抗完全匹配且沒有反射存在的情況下，特征阻抗才等于傳輸阻 抗。 信號完整性測試內(nèi)容 ?高速電路中的常見問題和測試技巧衡量高速信號質(zhì)量的重要手段和方法；廣東信號完整性分析PCI-E測試

典型的數(shù)字信號波形可以知道如下幾點

(1)過沖包括上過沖(Overshoot_High)和下過沖(Overshoot_Low)。上過沖是信號高于信號供電電源電壓Kc的最高電壓，下過沖是信號低于參考地電壓厶的比較低電壓。過沖可能不會對功能產(chǎn)生影響，但是過沖過大會造成器件損壞，影響器件的可靠性。

（2） 回沖是信號在達到比較低電壓或最高電壓后回到厶之上（下回沖，Ringback_Low） 或心之下的電壓（上回沖，Ringback_Low）。回沖會使信號的噪聲容限減小，需要控制在保 證翻轉(zhuǎn)門限電平的范圍，否則對時鐘信號回沖過大會造成判決邏輯錯誤，對數(shù)據(jù)或地址信號 回沖過大會使有效判決時間窗口減小，使時序緊張。通常過沖與回沖是由于信號傳輸路徑的 阻抗不連續(xù)所引起的反射造成的。

（3） 振鈴（Ringing）是信號跳變之后的振蕩，同樣會使信號的噪聲容限減小，過大會造 成邏輯錯誤，而且會使信號的高頻分量增加，增大EMI問題。 廣東信號完整性分析PCI-E測試信號完整性基本定義是指一個信號在電路中產(chǎn)生相應的能力。

信號完整性是指信號在傳輸過程中是否保持其原始形態(tài)和質(zhì)量。在高速數(shù)字系統(tǒng)中，信號完整性非常重要，因為信號受到的噪聲和失真可能會導致錯誤或故障。因此，信號完整性的分析和優(yōu)化是數(shù)字系統(tǒng)設計中至關重要的一步。

以下是一些信號完整性的基礎知識：

1.時域和頻域

在信號完整性分析中，時域和頻域都是非常重要的概念。時域描述隨時間變化的信號波形，包括上升時間、下降時間，瞬態(tài)響應等等。頻域描述信號的頻率特性，包括截止頻率、帶寬、幅度響應等等。

2.常見的失真類型

在數(shù)字系統(tǒng)中，常見的失真類型包括內(nèi)插失真、抖動、幅度失真和相位失真等。這些失真類型經(jīng)常與信號的傳輸有關，因此分析信號的失真類型可以幫助設計人員確定性能和可靠性要求。

3、信號完整性的設計方法（步驟）掌握信號完整性問題的相關知識；系統(tǒng)設計階段采用規(guī)避信號完整性風險的設計方案，搭建穩(wěn)健的系統(tǒng)框架；對目標電路板上的信號進行分類，識別潛在的SI風險，確定SI設計的總體原則；在原理圖階段，按照一定的方法對部分問題提前進行SI設計；PCB布線階段使用仿真工具量化信號的各項性能指標，制定詳細SI設計規(guī)則；PCB布線結(jié)束后使用仿真工具驗證信號電源等網(wǎng)絡的各項性能指標，并適當修改。

4、設計難點信號質(zhì)量的各項特征：幅度、噪聲、邊沿、延時等。SI設計的任務就是識別影響這些特征的因素。難點1：影響信號質(zhì)量的因素非常多，這些因素有時相互依賴、相互影響、交叉在一起，抑制了某一因素可能會導致其他方面因素的惡化，所有需要對各因素反復權衡，做出系統(tǒng)化的綜合考慮；難點2：有些影響信號傳輸?shù)囊蛩厥强煽氐模行┦遣豢煽氐摹?信號完整性測試分類時域測試頻域測試；

信號完整性分析的傳輸線理論

傳輸線的定義

傳輸線可定義為傳輸電流的有信號回流的信號線，所以，電路板上的走線、同軸電纜、 雙絞線等有信號回流的信號傳輸路徑都可以看作傳輸線。前面我們說過，當信號互連的電路 尺寸接近信號中設計者所關心的比較高頻率的波長時，互連線上不同位置的電壓或電流的大小 與相位均可能不相同，需要用到分布式元件來考慮。

現(xiàn)代的智能手機、計算機、通信設備等電子產(chǎn)品都內(nèi)含復雜的電路板，這些電路板上的走 線都可以認為是傳輸線，它們負責把各種芯片連接在一起，并相互進行通信， 克勞德高速數(shù)字信號測試實驗室信號完整性使用示波器進行波形測試；廣東信號完整性分析PCI-E測試

信號完整性測試所需工具說明；廣東信號完整性分析PCI-E測試

當考慮信號完整性問題時，信號質(zhì)量(回沖、振鈴、邊沿時間)會對有效高低電平時 間產(chǎn)生影響。

抖動(Jitter),按照ITU-T的定義，抖動指輸出躍遷與其理想位置的偏差，如圖1-16所 示。在考慮并行總線的時序時，過多的抖動可能浪費寶貴的時鐘周期，或者導致獲得錯誤的 數(shù)據(jù)。抖動在設計時鐘脈沖發(fā)生和分發(fā)電路時起著重要作用。在考慮高速串行鏈路傳輸時， 過多的抖動會造成誤碼率達不到指標。抖動的來源有很多，包括電源噪聲、電路板布線， 以及鎖相環(huán)輸入基準時鐘在環(huán)路帶寬內(nèi)的噪聲或調(diào)制、串擾、環(huán)境溫度(熱干擾)、電磁 輻射等。 廣東信號完整性分析PCI-E測試