高速信號和處理需要考慮三部分設計:
高速邏輯時序設計
高速電路散熱設計
高速信號傳輸設計
1、信號傳輸的相關概念
概念:電信號、傳輸通道、信號傳輸、保形傳輸
重點:模擬信號可以看作“高速”信號,比較好整體不失真
數字信號失真度能夠被控制在一定的范圍內。
2、數字信號的特點:
(1)時域特點:周期,和上升時間
(2)頻域特性:波形是時域的表現,頻譜是頻域的表現,通過傅里葉變換
(3)電信號的傳輸速度:與介質常數有關
(4)信號完整性:SignalIntegrity
(5)電源完整性:PowerIntegrity
(6)電磁兼容性:ElectroMagneticCompatibility(EMC) 掌握高速信號傳輸、信號完整性、電源完整性和電磁兼容性的概念;信息化高速信號傳輸維保
2.3.2影響信號完整性的因素不難想象,
波浪在移動過程中能否保持其形狀相對穩定,與以下因素有關:
●波浪傳輸通道在整個長度內形狀的一致性;
●上、下游水庫入口與河道的形狀是否保持一致;
●在波浪移動過程中是否受到干擾等因素。同樣,信號在傳輸過程中能否保持其形狀的完整性,也有類似因素需要考慮:
●信號傳輸通道在整個長度內的電氣結構特性是否一致;
●信號兩端的電氣結構特性是否與信號傳輸通道的電氣結構特性保持一致;
●信號在傳輸過程中是否受到(電磁)干擾。對于河道中移動的波浪,由于以下原因,在移動過程中很難保持其形狀不變:
●河道的每一段形狀不可能保持的一致;
●河流出、入口處不可能與河道的形狀保持的一致;
●波浪在移動過程中不可能沒有受到狂風暴雨的干擾。類似地,現實中的信號傳輸,由于以下原因,信號波形在傳輸過程中很難保持的完整性:
●傳輸通道的各段電氣結構特征不可能保持的一致;
●信號發送/接收端的電氣結構特征很難與信號傳輸通道的電氣結構特征保持一致;一。 信息化高速信號傳輸維保高速信號傳輸技術的內涵 高速信號和處理需要考慮三部分設計;
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,應滿足以下條件:
●電源轉換裝置必須能夠提供穩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,滿足器件內晶體管狀態翻轉所需瞬態變化的電流能量;
●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。
影響電源完整性的因素
因此,電信號的傳輸速度是交變電場和磁場在介質中的建立和傳播速度,與介質的介電常數的平方根成反比,即空氣的介電常數約為1,大多數印制板絕緣層材料的介電常數約為4,如果電磁場的一部分在PCB內部,一部分在空氣中,信號的傳輸速度則由空氣和印制板絕緣材料混合介電常數決定,混合介電常數要小于PCB絕緣材料的介電常數。如果電信號傳輸線的信號路徑在PCB內部,則信號的傳播速度約為6英寸每納秒。如果傳輸線的信號路徑在印制板的表層,信號傳輸速度大于信號路徑在印制板內部的信號傳輸速度 高速信號傳輸電路散熱設計;
傳輸線反射系數反射系數包含源-反射系數(SRC)和負載反射系數(LRC),源反射系數是源內阻和特征阻抗關系;負載反射系數是負載阻抗和傳輸線的關系。信號在傳輸的過程中如果遇到阻抗突變,就會產生反射,反射電壓的大小和入射電壓以及傳輸線的阻抗有關,如下圖所示,假設傳輸線個區域的瞬時阻抗為Z1,第二個區域的瞬時阻抗為Z2。
則反射電壓和入射電壓的比值為:Vreflected/Vincident=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)范圍為:-1到1。傳輸線不連續導致的多次反射:以末端開路做說明:下圖是一個振鈴現象產生的示例,信號源的內阻為10Ω,往外發送一個上升時間為1ns、幅值為1V的階躍信號,經過一段15cm的50Ω傳輸線,在傳輸線末端開路測量。很容易得到,在傳輸線兩側的反射系數分別為-0.667和1,傳輸線末端的信號幅值。 高速信號傳輸工程化技術內容;信息化高速信號傳輸維保
高速信號傳輸不正確是電子產品研制過程中經常遇到的問題;信息化高速信號傳輸維保
1.1.2高速信號傳輸的界定標準
高速信號傳輸所涉及的個概念和技術,就是界定信號傳輸是高速信號傳輸還是低速信號傳輸。
從工程設計角度來看,高速信號可以定義為: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。界定高速信號傳輸的依據有以下兩條。
①對于模擬信號,所有模擬信號傳輸都應該看作高速信號傳輸,因為模擬信號傳輸一般要求傳輸過程中具有很小的波形失真度。
②對于數字信號,通過分析,若設計該數字信號傳輸線需要考慮阻抗才能保證信號傳輸到目的處的失真度可接受,這種情況下的數字信號就是高速信號。 信息化高速信號傳輸維保
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