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高速信号传输——信号完整性

信号的回路信号传输线：信号路径、信号回路、中间介质构成信号自己回路的原则：直流电流：寻找小的电阻、与信号路径组成信号环路面积小的回路交流电流：阻抗小、与信号路径组成的信号环路面积小的回路电信号=直流+交流回路也就包括的直流信号回路和交流信号回路。

特征阻抗与反射(1) 特征阻抗定义：特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性，等于各处的电压与电流的比值，用V/I表示。

(2)这样的突变也就会导致信号的反射。

(3)差分线和单端信号线差分线一个对应正极性，一个对应负极性，还有一条用于实现信号回流的线单端信号线：一条信号路径和信号回流的线

（4)大地与“基准地”大地的概念：用于屏蔽和吸收大量电荷的物体，“大地”的意义也就在于为其所连接的物体提供一个收放多余电荷和垃圾电荷的地方在设计的时候应当去掉“地”的概念，聚焦信号回路概念。

（5）信号类型模拟信号和数字信号单端信号和差分信号分成了：

单端模拟

差分模拟

单端数字

差分数字 高速信号传输技术的复杂性；PCI-E测试高速信号传输HDMI测试

1.1.2高速信号传输的界定标准

高速信号传输所涉及的个概念和技术，就是界定信号传输是高速信号传输还是低速信号传输。

从工程设计角度来看，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，这种情况下的数字信号就是高速信号。 PCI-E测试高速信号传输HDMI测试高速信号传输的依据有有那几条；

2.3.1信号完整性的定义信号完整性，

英文为SignalIntegrity，简称SI，指信号在传输过程中，其波形保持不变或只在可容许范围内失真，不影响信号接收器对信号的正确接收和解码。信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好的特性。我们以“河道中的波浪”类比信号传输通道上的电信号，以河道与“空中的水汽通道”组成的波浪传输通道类比信号传输通道，可以更直观地理解信号完整性的概念，虽然这个类比不是十分恰当。

一条河道连接上游和下游两个水库，平静的河流在河道中流淌，当上游水库的闸门突然被抬高（或压低）时，河流上游端的水位由于水库出水量的突然增加（或减少）而升高（或下降），水位的升高（或下降）变化形成一个一定形状的波浪，波浪沿着河道向下游移动，直到下游水库入口处。波浪在移动到下游水库入口处时，其形状有两种情况：一是波浪的形状与在上游水库出口处形成时的形状保持着一定程度的相似性，我们就认为波浪形状在移动过程中是良好的，是完整的；二是由于各种原因使得波浪的形状与形成时的形状有很大差别，我们就认为波浪的形状是不良好的，是不完整的。

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。

注意

在电子设计中，以高速信号传输代替高速信号设计的概念或高速电路设计的概念才能正确处理信号的保形传输问题。以信号传输速率的高低，或以信号的上升时间或下降时间的大小区分信号是高速还是低速是不科学的，这也是部分电子设计工程师对高速信号传输的误解，必须同时考虑信号的传输速率与信号传输通道的长度。 高速信号传输技术的内涵 高速信号和处理需要考虑三部分设计；

高速信号传输

《高速信号传输》是高速信号传输应用领域享誉国际的经典教材与工具书。高速数字设计重在研究基本的电路结构，而高速信号传输则重在研究传输线如何达到其速度和距离的极限问题。内容涉及不同传输线参数的基本理论，包括趋肤效应、邻近效应、介质损耗和表面粗糙度，以及适用于所有导体媒质的通用频域响应模型；由频域传递函数计算时域波形；特殊传输媒质，包括单端PCB引线、差分媒质、通用建筑布线标准、非屏蔽双绞线对、150欧姆屏蔽双绞线对、同轴电缆及光纤；时钟分布的各种问题；采用Spice模型和IBIS模型进行仿真的限制。 高速信号传输所涉及的个概念；PCI-E测试高速信号传输HDMI测试

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；PCI-E测试高速信号传输HDMI测试

阻抗匹配高速数字信号的阻抗匹配非常关键，如果匹配不好，信号会产生较大的上冲和下冲现象，如果幅度超过了数字信号的阈值，就会产生误码。阻抗匹配有串行端接和并行端接两种，由于串行端接功耗低并且端接方便，实际工作中一般采用串行端接。以下利用Hyperlynx仿真工具对端接电阻的影响进行了分析。以74系列建立仿真IBIS模型如图1所示。仿真时选择一个发送端一个接收端，传输线为带状线，设置线宽0.2mm和介电常数为4.5(常用的FR4材料)，使传输线的阻抗为51.7Ω。设置信号频率为50MHz的方波，串行端接电阻Rs分别取0Ω、33Ω和100Ω的情况，进行仿真分析，PCI-E测试高速信号传输HDMI测试

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