高速數(shù)字信號(hào)傳輸電路的設(shè)計(jì)與仿真

高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵在于保持信號(hào)的完整，而影響信號(hào)完整性(即信號(hào)質(zhì)量)的因素主要有傳輸線的長(zhǎng)度、電阻匹配及電磁干擾、串?dāng)_等。設(shè)計(jì)過(guò)程中要保持信號(hào)的完整性必須借助一些仿真工具，仿真結(jié)果對(duì)PCB布線產(chǎn)生指導(dǎo)性意見(jiàn)，布線完成后再提取網(wǎng)絡(luò)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行布線后仿真，仿真沒(méi)有問(wèn)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(gè)簡(jiǎn)單好用的工具，軟件中包含兩個(gè)工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布線設(shè)計(jì)前約束布線和各層的參數(shù)、設(shè)置時(shí)鐘的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、選擇元器件的速率、診斷信號(hào)完整性，并盡量避免電磁輻射及串?dāng)_等問(wèn)題。BoardSim用于布線以后快速地分析設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性、電磁兼容性和串?dāng)_問(wèn)題，生成串?dāng)_強(qiáng)度報(bào)告，區(qū)分并解決串?dāng)_問(wèn)題。作者使用LineSim工具，對(duì)信號(hào)的阻抗匹配、傳輸線的長(zhǎng)度、串?dāng)_進(jìn)行了仿真分析，并給出了指導(dǎo)性結(jié)論。 掌握高速信號(hào)傳輸、信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性的概念；云南高速信號(hào)傳輸執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2.1.5高速信號(hào)傳輸?shù)慕缍?

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

①對(duì)于模擬信號(hào)，所有模擬信號(hào)傳輸都應(yīng)該看作高速信號(hào)傳輸，因?yàn)槟M信號(hào)傳輸一般要求傳輸過(guò)程中具有很小的波形失真度。

②對(duì)于數(shù)字信號(hào)，通過(guò)分析，若設(shè)計(jì)該數(shù)字信號(hào)傳輸線時(shí)需要考慮阻抗才能保證信號(hào)傳輸?shù)侥康奶幍氖д娑瓤山邮?，則這種情況下的數(shù)字信號(hào)就是高速信號(hào)。其原因在于：對(duì)應(yīng)某個(gè)數(shù)字信號(hào)，如果其傳輸線設(shè)計(jì)不當(dāng)而在某些位置出現(xiàn)阻抗突變，則信號(hào)在此處會(huì)發(fā)生反射，反射的信號(hào)向著與信號(hào)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(hào)S進(jìn)行疊加，此疊加的信號(hào)沿信號(hào)傳輸方向傳輸，到達(dá)信號(hào)采集處，影響采集器對(duì)S信號(hào)的判斷。若其可能產(chǎn)生的信號(hào)反射疊加在后續(xù)的信號(hào)上，則會(huì)影響后續(xù)信號(hào)接收的正確性。

數(shù)字信號(hào)高速信號(hào)傳輸PCI-E測(cè)試高速信號(hào)的傳輸?shù)墓こ袒夹g(shù)；

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

（3）信號(hào)傳輸在本書(shū)中，信號(hào)傳輸專指電信號(hào)的信號(hào)傳輸。我們把電信號(hào)和它的傳輸通道一起稱為信號(hào)傳輸。對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)母拍疃裕娦盘?hào)和其傳輸通道是相互依存的，二者缺一不可。脫離電信號(hào)的傳輸通道討論信號(hào)傳輸是無(wú)意義的，同樣地，脫離傳輸通道上的電信號(hào)討論信號(hào)傳輸也是無(wú)意義的，對(duì)高速信號(hào)傳輸來(lái)說(shuō)更是如此。

高速信號(hào)傳輸技術(shù)理論和概念繁多

對(duì)于大多數(shù)從事電子設(shè)計(jì)的工程師，由于沒(méi)有系統(tǒng)的電磁兼容、信號(hào)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(shuō)紛紜的有關(guān)高速信號(hào)傳輸方面的解釋，這些解釋往往為了說(shuō)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(hào)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(diǎn)共地、多點(diǎn)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(diǎn)和適用的場(chǎng)合。

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

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

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

③信號(hào)完整性表示信號(hào)的質(zhì)量在經(jīng)過(guò)傳輸通道傳輸后仍保持相對(duì)良好，需要為各種信號(hào)選擇設(shè)計(jì)合適的信號(hào)傳輸通道，使得高速信號(hào)傳輸?shù)碾娦盘?hào)能夠保形傳輸。

④電源完整性表示信電源信號(hào)的質(zhì)量在經(jīng)過(guò)傳輸后仍保持相對(duì)良好，選擇和設(shè)計(jì)良好的電源轉(zhuǎn)換裝置、中遠(yuǎn)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(hào)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(shí)不對(duì)其他電子系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾 高速信號(hào)傳輸?shù)囊罁?jù)有有那幾條；PCI-E測(cè)試高速信號(hào)傳輸多端口矩陣測(cè)試

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

克勞德高速數(shù)字信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室

原因在于：對(duì)應(yīng)某個(gè)數(shù)字信號(hào)，如果其傳輸線設(shè)計(jì)不當(dāng)而在某些位置出現(xiàn)阻抗突變，則信號(hào)在此處會(huì)發(fā)生反射，反射的信號(hào)向著與信號(hào)傳輸方向相反的方向傳輸，若再遇到阻抗突變，會(huì)再次發(fā)生反射，信號(hào)與反射信號(hào)疊加在信號(hào)采集處，會(huì)影響采集器對(duì)信號(hào)的判斷。由天線原理可知，如果反射點(diǎn)恰好處于信號(hào)某個(gè)有效諧波波長(zhǎng)的1/4處，則在該段傳輸線上任意位置入射信號(hào)和反射信號(hào)的相位相同，電流方向相反，信號(hào)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(zhǎng)度大于該數(shù)字信號(hào)有效比較高諧波（一般為基頻的3~5倍）波長(zhǎng)的1/4時(shí)，該數(shù)字信號(hào)相對(duì)該傳輸線就是高速信號(hào)。 云南高速信號(hào)傳輸執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

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