上海通信高速信号传输

克劳德高速数字信号测试实验室

③高速信号传输设计技术是数字电路设计工程师必须掌握的另一项基本技能。该设计技术主要解决高速信号传输问题，即在电路设计开发时采取一定的措施，使所有的电信号在发送、传输和接收过程中具有合乎其各自要求的波形失真度，使得信号接收器能够正确接收信号发送器产生的信号逻辑，也就是大家所说的高速信号传输正确性设计技术。

注意：

只研究高速信号传输相关内容，不涉及信号时序设计和高速电路散热设计。高速信号传输正确性需要满足以下三个方面的要求：

●信号发送器和信号接收器二者都正常工作；

●信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真；

●信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。 高速信号传输的界定标准；上海通信高速信号传输

在工作实践过程中，对于SI、PI和EMC的认识，电子设计工程师们可能绝大多数被告知它们是经验性的东西，琢磨不透，说不清、道不明，全靠经验和感觉，深不可测。这样的观点日积月累，打击了很多工程师对SI、PI和EMC理论、概念和技术学习和掌握的信心。在电子系统或设备的研发过程中，会出现许多与硬件相关的、随机的或偶发的问题和故障，这类问题和故障往往被定性为电磁干扰、信号完整性、电源完整性问题，虽然未必就是这些类别的问题，可一旦被定性为这些类别的问题，就很难用理论工具进行解决分析，而往往靠**的经验和感觉定位、解决，试着采取很多措施，可能碰巧解决了，却说不明白其中的道理。上海通信高速信号传输高速信号传输技术的内涵；

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。

传输线反射系数反射系数包含源-反射系数（SRC）和负载反射系数（LRC），源反射系数是源内阻和特征阻抗关系；负载反射系数是负载阻抗和传输线的关系。信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变，就会产生反射，反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关，如下图所示，假设传输线个区域的瞬时阻抗为Z1，第二个区域的瞬时阻抗为Z2。

则反射电压和入射电压的比值为：Vreflected/Vincident=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）范围为：-1到1。传输线不连续导致的多次反射：以末端开路做说明：下图是一个振铃现象产生的示例，信号源的内阻为10Ω，往外发送一个上升时间为1ns、幅值为1V的阶跃信号，经过一段15cm的50Ω传输线，在传输线末端开路测量。很容易得到，在传输线两侧的反射系数分别为-0.667和1，传输线末端的信号幅值。 高速喜好传输的传输速度；

影响电源完整性的因素

因此，电信号的传输速度是交变电场和磁场在介质中的建立和传播速度，与介质的介电常数的平方根成反比，即空气的介电常数约为1，大多数印制板绝缘层材料的介电常数约为4，如果电磁场的一部分在PCB内部，一部分在空气中，信号的传输速度则由空气和印制板绝缘材料混合介电常数决定，混合介电常数要小于PCB绝缘材料的介电常数。如果电信号传输线的信号路径在PCB内部，则信号的传播速度约为6英寸每纳秒。如果传输线的信号路径在印制板的表层，信号传输速度大于信号路径在印制板内部的信号传输速度 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；上海通信高速信号传输

高速信号传输的传输通道；上海通信高速信号传输

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。 上海通信高速信号传输