高速數(shù)字信號傳輸電路的設計與仿真

高速數(shù)字系統(tǒng)設計成功的關鍵在于保持信號的完整，而影響信號完整性(即信號質(zhì)量)的因素主要有傳輸線的長度、電阻匹配及電磁干擾、串擾等。設計過程中要保持信號的完整性必須借助一些仿真工具，仿真結果對PCB布線產(chǎn)生指導性意見，布線完成后再提取網(wǎng)絡，對信號進行布線后仿真，仿真沒有問題后才能送出加工。目前這樣的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是個簡單好用的工具，軟件中包含兩個工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布線設計前約束布線和各層的參數(shù)、設置時鐘的布線拓撲結構、選擇元器件的速率、診斷信號完整性，并盡量避免電磁輻射及串擾等問題。BoardSim用于布線以后快速地分析設計中的信號完整性、電磁兼容性和串擾問題，生成串擾強度報告，區(qū)分并解決串擾問題。作者使用LineSim工具，對信號的阻抗匹配、傳輸線的長度、串擾進行了仿真分析，并給出了指導性結論。 高速信號傳輸代替高速信號設計的概念或高速電路設計的概念才能正確處理信號的保形傳輸問題？福建設備高速信號傳輸

數(shù)字信號的時域特性

例如，對于1GHz的理想方波，其幅值為1V，將其變換到頻域中的頻譜則描述如下：●個頻率分量的頻率是0，幅度為0.5V，這個分量描述了時域中的直流分量，稱為零次諧波；●第二個頻率分量的頻率是1GHz，幅度為0.63V，這個分量稱為一次諧波，一次諧波與零次諧波疊加，在時域中得到均值偏移為0.5V的正弦波。這與理想方波還有一定的差距；●第三個頻率分量的頻率是3GHz，幅度為0.21V，這個分量稱為三次諧波，三次諧波和一次諧波、零次諧波的疊加結果再疊加，在時域中得到的信號波形頂端更平滑，更接近于方波，上升時間更短；……依次下去，將所有相繼的高次諧波與前面已經(jīng)疊加的結果疊加，得出的結果會越來越像方波，上升時間會越來越短。 吉林USB測試高速信號傳輸高速信號傳輸所涉及的三大支撐技術；

①高速信號是需要對其傳輸線進行設計，以確保在傳輸過程中其波形失真度可以接受的那些信號。模擬信號傳輸都應該看作高速信號傳輸，數(shù)字信號如果其傳輸線長度大于該數(shù)字信號有效比較高諧波（一般為基頻的3~5倍）波長的1/4，該數(shù)字信號相對該傳輸線就是高速信號。

②信號完整性、電源完整性和電磁兼容性是高速信號傳輸所涉及的三大支撐技術。

③信號完整性表示信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸通道傳輸后仍保持相對良好，需要為各種信號選擇設計合適的信號傳輸通道，使得高速信號傳輸?shù)碾娦盘柲軌虮Ｐ蝹鬏敗?

④電源完整性表示信電源信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸后仍保持相對良好，選擇和設計良好的電源轉(zhuǎn)換裝置、中遠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)或設備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時不對其他電子系統(tǒng)和設備造成干擾

（3）設計仿真測試手段少

在工程實踐中，SI、PI和EMC設計、仿真、測試所需要的工具和設備比較昂貴，不如邏輯設計和電子設計所需要的設計、仿真和測試所需要的工具和設備普及。對于電源完整性設計、仿真和測試，有一些仿真分析工具軟件，但缺少的電源完整性的測試工具和設備，這種現(xiàn)狀對于電源完整性技術的工程應用本身是非常不利的。對于信號完整性設計、仿真和測試，相關的工具和設備倒是存在，但一方面這些工具和設備價格比較昂貴；另一方面，由于學習和掌握的難度較大，這基本上是專業(yè)從業(yè)人員的事，大多數(shù)電子設計工程師或者沒有條件，或者只能望而卻步。對于電磁兼容性設計、仿真和測試，工具和設備似乎很多，但是設計和仿真的工程化還沒有達到與實際情況相符的水平，測試工具和設備，尤其是電磁兼容暗室的投資，對于一般的公司而言不像是購買一臺示波器那樣，是很容易決策的事情。綜上所述，SI、PI和EMC在設計、仿真和測試方面，研發(fā)人員所能做的工作比較少，這也決定了電子設計工程師往往是靠經(jīng)驗，而不是靠科學、靠技術、靠工具、靠手段進行設計、仿真、測試。靠經(jīng)驗的東西，很難掌握和理解，事情就會變得復雜起來，其難度也就不好說了。 高速信號傳輸設計與分析；

信號完整性之反射

反射（reflection）信號傳輸模型

Sin為信號源/驅(qū)動源，R1為內(nèi)阻;R2為源端匹配電阻，一般是33/50R；R1+R2我們稱為源端阻抗。R3為終端匹配，一般是50歐，有時會上拉到電源，R3和終端及內(nèi)阻阻抗并聯(lián)值稱為終端阻抗。微帶線特性阻抗/特征阻抗，如果這條傳輸線是一條均勻的傳輸線，它在每一個位置的瞬時阻抗都是相同的，我們把這個固定的阻抗值叫做傳輸線的特征阻抗。而瞬時阻抗值的就是當信號在微帶線上傳輸時，每時每刻所感受到的信號阻抗就是瞬時阻抗，瞬時阻抗可以等于特征阻抗，當然也可以不等于，但是只要是在允許公差范圍就影響不大叫做特征阻抗。
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2.4.2影響電源完整性的因素

良好的電源供電單元，類似良好的個人資金供給系統(tǒng)，應滿足以下條件：

●電源轉(zhuǎn)換裝置必須能夠提供穩(wěn)定且功率充足的電源功率，否則受電器件會因得不到足夠的電源功率而無法正常工作；

●中遠距電源供電中繼電容器必須能夠存儲足夠的電源能量，并及時補充受電器件附近的近距電源供電中繼電容器所消耗的能量；

●近距電源供電中繼電容器必須能夠為受電器件正常工作提供即時電源能量，滿足器件內(nèi)晶體管狀態(tài)翻轉(zhuǎn)所需瞬態(tài)變化的電流能量；

●供電單元有良好的電源信號傳輸通道，提供良好的電源傳輸。如果上述4個條件中的任一項不能得到滿足，就會破壞電源供電單元的良好性，即電源的完整性得不到保證。因此電源完整性設計就是合理設計這些組成部分，以保證芯片電源端的電壓波動維持在一個合理范圍，并且供電電流充足，這樣電源供電單元才具備電源完整性。 福建設備高速信號傳輸

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