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高速信号传输技术的复杂性 （1）与高速信号传输相关的理论及概念缺失在学术上，与高速信号传输相关的SI、PI和EMC理论、概念和技术相当完整和成熟。但是，高速信号传播在电子设计工程化技术方面的理论和概念严重缺失。大多数从事电子设计专业的工程师缺少SI、PI和EMC相关理论、概念和技术，主要原因是在高等教育过程中缺少这些理论课程的教育和培训，在工作实践中也很少有相关专业理论、概念和技术的学习和培训。大多数高校还没有高速信号传输技术相关专业课程。大部分高校虽然设立电磁兼容性专业课程，但这些课程是专为电磁兼容专业的学生而设立的，课程的内容尤其是麦克斯韦方程的解算对于一般电子设计专业的学生来讲...

高速数字信号传输电路的设计与仿真 高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整，而影响信号完整性(即信号质量)的因素主要有传输线的长度、电阻匹配及电磁干扰、串扰等。设计过程中要保持信号的完整性必须借助一些仿真工具，仿真结果对PCB布线产生指导性意见，布线完成后再提取网络，对信号进行布线后仿真，仿真没有问题后才能送出加工。目前这样的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是个简单好用的工具，软件中包含两个工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布线设计前约束布线和各层的参数、设置时钟的布线拓扑结构、选择元器件的速率、诊断信号完整性，...

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...

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，信号传输是否为高速信号传输；福建信号完整...

克劳德高速数字信号测试实验室 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。 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；江西高速信号传输销售厂 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...

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，高速喜好传输的传输速度；福建高速信号传输...

2.1.4电信号的传输速度 当信号在传输通道中传输时，信号路径和信号回路之间就会产生电压差，而这个电压又使信号传输通道的两导线之间产生电场；信号在传输通道上传输，信号传输通道的两导线上存在电流，电流产生磁场，而且信号上升沿或下降沿位置存在交流分量，交流分量产生交变的电场和交变的磁场。 电信号的传输实际上是通过在信号路径和信号回路之间和周围的介质中建立交变电场和磁场并通过电磁场传播而进行的，并非电子在导体的定向移动。 提示 电子在导体中的定向移动速度不超过1米/秒。电磁波在真空中的传播速度Vv为30万千米每秒（12in/ns），在介质中的传播速度是在真空中的速度除以传输通道...

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...

在实际应用中，可以采用某个频率以下的所有谐波分量，这样可以近似地表示为原始时域波形，这个频率以上的谐波分量可以忽略不计，信号的这个频率称为信号的带宽。信号带宽对应的波长λ称为带宽波长。在工程实践中，数字时钟信号具有以下特征： ●时钟信号是由一组谐波分量组成的； ●存在一个谐波分量（称其频率为带宽），可以以这个谐波分量以下的所有谐波分量叠加，以近似该时钟信号； ●一般地，时钟信号的带宽为时钟信号频率的5倍，这是具有工程应用价值的。数字时钟信号的时域和频域特征的分析研究结果，可以应用于任意数字信号，数字信号的带宽为数字信号最小宽度脉冲所构成的时钟信号频率的5倍。 高速信号通常...

2.3.3信号完整性的意义 只要有信号的传输，就存在信号的完整性问题。归纳起来，信号完整性问题存在于以下三个层面。 ①系统级信号完整性问题：进行设备与设备电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。 ②板级信号完整性问题：进行电子模块上器件与器件电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。 ③芯片级信号完整性问题：进行集成电路内部晶体管与晶体管电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。信号完整性是电子系统或设备研发必须满足的底线。如果某电子系统或设备中的任何一个电信号在传输过程不能保证其波形的完整性，接收端接收到信号后就不能作出正确解释，从而使系统或设备的功...

2.4电源完整性的概念 2.4.1电源完整性的定义 电源信号是电信号的一个特例，因此，电源完整性是信号完整性的一个特例，电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性，英文为PowerIntegrity，简称PI，指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输，到达受电器件电源输入管脚时，能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性，否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片，尤其是数字集成电路芯片，其工作的本质是内部晶体管状态的翻转，大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大...

高速信号传输——电源完整性供电 电源系统完好性 供电传输线完好性 供电中继系统完好性 高速信号传输——电磁兼容 电磁兼容定义 （1）设备中的信号的传输都能够抵抗本设备的干扰和外部的干扰 （2）设备中的信号的传输都不应当产生能够干扰本设备和外部设备工作 高速信号的传输的工程化技术 系统级电磁屏蔽 信号级电磁屏蔽 各种信号或者供电传输线的电磁屏蔽 信号和电源的滤波的技术 系统级电磁屏蔽技术 （1）机箱屏蔽 （2）电缆屏蔽 （3）连接器屏蔽 信号级电磁屏蔽技术 把传输线上的信号作为电磁屏...

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...

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，高速信号传输用串行还是并行；甘肃高速信号...

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。...

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...

高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题。例如，产品在调试过程中，某个（些）信号的波形或时序与设计结果略有差异，从而导致产品无法工作或工作状态不稳定；或者产品上电时似乎受到外界莫名其妙的干扰时好时坏；或是产品工作稳定了，却干扰其他电子设备正常工作，或做电磁兼容测试时，不能通过某些电磁兼容测试项目；更多的情况是，某台产品同时出现以上两种或两种以上现象。事实上，信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是电子产品走向用户之前必须达到的基本性能，否则产品要么无法稳定工作，要么可能干扰其他电子产品，或可能受到其他电子产品的干扰而无法正常工作。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...

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...

在实际应用中，可以采用某个频率以下的所有谐波分量，这样可以近似地表示为原始时域波形，这个频率以上的谐波分量可以忽略不计，信号的这个频率称为信号的带宽。信号带宽对应的波长λ称为带宽波长。在工程实践中，数字时钟信号具有以下特征： ●时钟信号是由一组谐波分量组成的； ●存在一个谐波分量（称其频率为带宽），可以以这个谐波分量以下的所有谐波分量叠加，以近似该时钟信号； ●一般地，时钟信号的带宽为时钟信号频率的5倍，这是具有工程应用价值的。数字时钟信号的时域和频域特征的分析研究结果，可以应用于任意数字信号，数字信号的带宽为数字信号最小宽度脉冲所构成的时钟信号频率的5倍。 高速信号传输...

克劳德高速数字信号测试实验室 高速信号传输技术的内涵高速电信号传输设计与分析是电子设计工程师必须掌握的基本技能。电子产品处理器主频高至GHz、传输速率达到Gbps以上，高速信号的处理和传输要求电子设计工程师必须至少具备以下三项技能： ●高速逻辑时序设计； ●高速电路散热设计； ●高速信号传输设计。 ①逻辑时序设计对于数字电路设计工程师而言，无论其开发的数字电路是所谓的低速数字电路，还是高速数字电路，都是基本的设计。电子工程师在进行时序设计时，有一个很重要的假设：数字逻辑信号传输没有失真。因此，逻辑时序设计更多的是考虑信号的逻辑运算、信号延时、信号的同步等因素。...

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...

高速数字信号传输电路的设计与仿真 高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整，而影响信号完整性(即信号质量)的因素主要有传输线的长度、电阻匹配及电磁干扰、串扰等。设计过程中要保持信号的完整性必须借助一些仿真工具，仿真结果对PCB布线产生指导性意见，布线完成后再提取网络，对信号进行布线后仿真，仿真没有问题后才能送出加工。目前这样的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是个简单好用的工具，软件中包含两个工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布线设计前约束布线和各层的参数、设置时钟的布线拓扑结构、选择元器件的速率、诊断信号完整性，...

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...

克劳德高速数字信号测试实验室 高速信号传输技术的内涵高速电信号传输设计与分析是电子设计工程师必须掌握的基本技能。电子产品处理器主频高至GHz、传输速率达到Gbps以上，高速信号的处理和传输要求电子设计工程师必须至少具备以下三项技能： ●高速逻辑时序设计； ●高速电路散热设计； ●高速信号传输设计。 ①逻辑时序设计对于数字电路设计工程师而言，无论其开发的数字电路是所谓的低速数字电路，还是高速数字电路，都是基本的设计。电子工程师在进行时序设计时，有一个很重要的假设：数字逻辑信号传输没有失真。因此，逻辑时序设计更多的是考虑信号的逻辑运算、信号延时、信号的同步等因素。...

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，而往往靠专家的经验和感觉定位、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。高速信号的界定标准；通信高速信号...

2.2高速信号传输相关的三个方面 上面已经讨论过，高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题，由信号传输的三要素可知，信号的保形传输必须涉及以下三个方面的问题： ●保证信号发送器和信号接收器正常工作； ●保证信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真； ●保证信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。 如何设计电源系统，以提供电流相对充足、电压相对稳定的电源给受电器件（信号发送器和信号接收器）；如何控制传输通道各段的阻抗，以使其具有相对的一致性；如何设计电磁屏蔽，以控制电磁干扰性和电磁敏感性，保证信号能够被信号接收器正确解码。以上这三个方面是高速信号传输...

克劳德高速数字信号测试实验室 2.1高速信号传输定义 高速信号传输是一定条件下的（电）信号传输，这里的条件对数字（电）信号而言，是指信号传输通道长度与信号带宽波长的关系，对模拟信号而言，无论带宽大小，都被看作高速信号传输。2.1.1信号传输的相关概念（1）电信号在通信、信号处理或者电子工程等技术领域中，任何随时间和空间变化的量都可以称为信号，如果量的变化是连续的，则称为模拟信号，如果量的变化是离散的，则称为数字信号。电信号是指其电压值（电流值）、频率值或相位值随时间变化的量，同样地，电信号也包括模拟电信号和数字电信号。 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...

1.1.1高速信号传输工程化技术内容 如果某个正在研制的电子产品具有DVI视频信号处理功能和接口，则电子工程师对该产品的DVI信号传输进行开发设计时，必须对有关DVI信号传输所涉及的以下问题给出工程化的技术解决方案，使得产品在性能、可靠性、可制造性和成本等方面取得平衡。 ，如何界定DVI信号传输是高速信号传输还是低速信号传输，以便设计出既能满足传输性能要求又能有效控制制造成本的传输线，保证产品综合性能比较好，而不仅是某单项性能指标比较好。 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；江苏高速信号传输联系方式 高速信号传输——电源完整性供电 电源系统完好性 ...

2.4电源完整性的概念 2.4.1电源完整性的定义 电源信号是电信号的一个特例，因此，电源完整性是信号完整性的一个特例，电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性，英文为PowerIntegrity，简称PI，指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输，到达受电器件电源输入管脚时，能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性，否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片，尤其是数字集成电路芯片，其工作的本质是内部晶体管状态的翻转，大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大...

高速信号传输——电源完整性供电 电源系统完好性 供电传输线完好性 供电中继系统完好性 高速信号传输——电磁兼容 电磁兼容定义 （1）设备中的信号的传输都能够抵抗本设备的干扰和外部的干扰 （2）设备中的信号的传输都不应当产生能够干扰本设备和外部设备工作 高速信号的传输的工程化技术 系统级电磁屏蔽 信号级电磁屏蔽 各种信号或者供电传输线的电磁屏蔽 信号和电源的滤波的技术 系统级电磁屏蔽技术 （1）机箱屏蔽 （2）电缆屏蔽 （3）连接器屏蔽 信号级电磁屏蔽技术 把传输线上的信号作为电磁屏...