1.1高速信号传输工程化技术问题
当前,无论是消费类电子产品、商用类电子产品,还是电子产品,其处理能力均达到了较高的水平,尤其是一些具有标志性的技术指标,如处理器主频已经达到GHz,其中的某些电信号传输速率已达到Gbps以上。如苹果手机iPhoneX,搭载2.4GHz处理器和3GB内存,提高了系统运行的效率,操作起来更加快速、便捷,其接口信号速率达到480Mbps;而苹果笔记本MacBookPro,其处理器为六核IntelCPU,主频达2.6GHz,以太网口信号传输速率可达1Gbps;又如航空机载显示控制计算机,其处理器主频一般为GHz级,DVI视频信号传输速率高达1.65Gbps。 高速信号传输电路散热设计;云南高速信号传输
数字信号的时域特性
例如,对于1GHz的理想方波,其幅值为1V,将其变换到频域中的频谱则描述如下:●个频率分量的频率是0,幅度为0.5V,这个分量描述了时域中的直流分量,称为零次谐波;●第二个频率分量的频率是1GHz,幅度为0.63V,这个分量称为一次谐波,一次谐波与零次谐波叠加,在时域中得到均值偏移为0.5V的正弦波。这与理想方波还有一定的差距;●第三个频率分量的频率是3GHz,幅度为0.21V,这个分量称为三次谐波,三次谐波和一次谐波、零次谐波的叠加结果再叠加,在时域中得到的信号波形顶端更平滑,更接近于方波,上升时间更短;……依次下去,将所有相继的高次谐波与前面已经叠加的结果叠加,得出的结果会越来越像方波,上升时间会越来越短。 云南高速信号传输高速信号传输距离与什么有关;
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。
信号完整性之反射
反射(reflection)信号传输模型
Sin为信号源/驱动源,R1为内阻;R2为源端匹配电阻,一般是33/50R;R1+R2我们称为源端阻抗。R3为终端匹配,一般是50欧,有时会上拉到电源,R3和终端及内阻阻抗并联值称为终端阻抗。微带线特性阻抗/特征阻抗,如果这条传输线是一条均匀的传输线,它在每一个位置的瞬时阻抗都是相同的,我们把这个固定的阻抗值叫做传输线的特征阻抗。而瞬时阻抗值的就是当信号在微带线上传输时,每时每刻所感受到的信号阻抗就是瞬时阻抗,瞬时阻抗可以等于特征阻抗,当然也可以不等于,但是只要是在允许公差范围就影响不大叫做特征阻抗。
高速信号传输的界定高速信号可以定义为;
克劳德高速数字信号测试实验室
若要信号发送器和信号接收器正常工作,只需为它们提供完好的电源供给;若要信号传输过程中无失真或有可以允许的失真,则需要信号传输通道通畅(即后面所讲的传输线的特征阻抗具有相对的一致性);若信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰,则需要对信号传输通道提供电磁屏蔽。
以上三个方面的技术分别涉及电源完整性、信号完整性和电磁兼容性技术。低速信号和高速信号传输对于信号传输通道有着不同的要求,就像普通火车和高速火车要求不同等级和质量的铁路、车站和环境一样,高速信号的传输必然要求更高等级和更高质量的信号传输线、供电系统和电磁屏蔽环境,以确保高速信号在发送端、传输路径和接收端的波形失真度方面在可控范围内,从而实现高速信号的正确发送、传输、接收和解码。 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;云南高速信号传输
高速信号传输的保形通道;云南高速信号传输
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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。 云南高速信号传输