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。 高速信号传输的相关概念；数字信号高速信号传输销售电话第五，在电子产品调试过程中，如果出现高速信号传输失败的问题，如DVI信号传输时数据接收不稳定，如何对出现的问题给出解决思路，对哪些...

高速信号传输技术理论和概念繁多 对于大多数从事电子设计的工程师，由于没有系统的电磁兼容、信号完整性和电源完整性技术专业学习和培训，往往接触到许多众说纷纭的有关高速信号传输方面的解释，这些解释往往为了说明SI、PI和EMC相关理论、概念和技术，从不同的角度引入了很多概念和名词。比如，是“地”的概念，就有安全地、结构地、屏蔽地、数字地、模拟地、地平面、地信号等，而且这些地各有各的定义和用途。再比如，接“地”的方式也有很多要求，包括单点共地、多点共地、混合共地、数字地与模拟地分割、悬浮地等，它们有各自的特点和适用的场合。 这些概念和名词对于专业从事电磁兼容、信号完整性和电源完整...

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...

2）传输通道在本书中，传输通道专指电信号的有线传输通道。电信号的传输通道是指由电信号的传输路径和其返回路径共同构成的线路。需要特别强调的是，传输通道包括信号的传输路径线路和该信号的返回路径线路两个相互依存的部分，二者缺一不可。 （3）信号传输在本书中，信号传输专指电信号的信号传输。我们把电信号和它的传输通道一起称为信号传输。对于信号传输的概念而言，电信号和其传输通道是相互依存的，二者缺一不可。脱离电信号的传输通道讨论信号传输是无意义的，同样地，脱离传输通道上的电信号讨论信号传输也是无意义的，对高速信号传输来说更是如此。 高速信号传输的界定高速信号可以定义为；信号完整性测试高速信号传输...

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...

信号完整性之反射 反射（reflection）信号传输模型 Sin为信号源/驱动源，R1为内阻;R2为源端匹配电阻，一般是33/50R；R1+R2我们称为源端阻抗。R3为终端匹配，一般是50欧，有时会上拉到电源，R3和终端及内阻阻抗并联值称为终端阻抗。微带线特性阻抗/特征阻抗，如果这条传输线是一条均匀的传输线，它在每一个位置的瞬时阻抗都是相同的，我们把这个固定的阻抗值叫做传输线的特征阻抗。而瞬时阻抗值的就是当信号在微带线上传输时，每时每刻所感受到的信号阻抗就是瞬时阻抗，瞬时阻抗可以等于特征阻抗，当然也可以不等于，但是只要是在允许公差范围就影响不大叫做特征阻抗。 高速信号传输...

特征阻抗一般有两种说法： 1、当信号传输时，本质微电磁波传输，此时伴随着电场和磁场，而阻抗被定义为电场和磁场的比值； 2、但信号传输时为高速信号，此时传输线非理想线，包含分布参数如电容、电感和电阻，此时对于信号来讲这些参数形成的阻抗就是瞬时阻抗值。微带线特性阻抗与输入阻抗和输出阻抗一致时，对信号传输比较好，此时不会发生反射。此时我们说传输线阻抗是连续的,不会发生反射。 阻抗不匹配 如果不匹配，将会导致信号反射问题，终引起过冲和下冲问题。 源端我们说一般叫做源端匹配，就算源端不匹配了在源端发生了反射，但是不会传到终端去；此时需要终端完全吸收掉，所以我们叫源端匹配...

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...

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；HDMI测试高速信号传输眼图测试 （1）电源完整性技术信号发生器产生波形完好的信...

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...

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...

数字信号的时域特性 例如，一个周期为T=25ns的时钟信号，其时钟频率为f=1/25ns=0.04GHz=40MHz。信号的上升时间通常定义为信号从终值的10%跃变到90%所经历的时间，又称之为10~90上升时间。信号的下降时间定义为从终值的90%跃变到10%所经历的时间。2.1.3数字信号的频域特性任何一个信号都可以由一组正弦波组合而成，在数学上可以将信号波形的数学描述通过傅里叶变换转换为一组正弦波，每一个正弦波称为信号的一个频率分量，每一个频率分量都有相关的幅度和相位，我们把所有这些频率值及其幅度值的称为信号的频谱。信号的波形是时域的表现，信号的频谱是频域的表现，把时域信号以信...

克劳德高速数字信号测试实验室 原因在于：对应某个数字信号，如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变，则信号在此处会发生反射，反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输，若再遇到阻抗突变，会再次发生反射，信号与反射信号叠加在信号采集处，会影响采集器对信号的判断。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，该数字信号相对该传输线就是高速信号。 高速信号传...

克劳德高速数字信号测试实验室 原因在于：对应某个数字信号，如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变，则信号在此处会发生反射，反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输，若再遇到阻抗突变，会再次发生反射，信号与反射信号叠加在信号采集处，会影响采集器对信号的判断。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，该数字信号相对该传输线就是高速信号。 高速信号传...

特征阻抗一般有两种说法： 1、当信号传输时，本质微电磁波传输，此时伴随着电场和磁场，而阻抗被定义为电场和磁场的比值； 2、但信号传输时为高速信号，此时传输线非理想线，包含分布参数如电容、电感和电阻，此时对于信号来讲这些参数形成的阻抗就是瞬时阻抗值。微带线特性阻抗与输入阻抗和输出阻抗一致时，对信号传输比较好，此时不会发生反射。此时我们说传输线阻抗是连续的,不会发生反射。 阻抗不匹配 如果不匹配，将会导致信号反射问题，终引起过冲和下冲问题。 源端我们说一般叫做源端匹配，就算源端不匹配了在源端发生了反射，但是不会传到终端去；此时需要终端完全吸收掉，所以我们叫源端匹配...

高速信号传输技术理论和概念繁多 对于大多数从事电子设计的工程师，由于没有系统的电磁兼容、信号完整性和电源完整性技术专业学习和培训，往往接触到许多众说纷纭的有关高速信号传输方面的解释，这些解释往往为了说明SI、PI和EMC相关理论、概念和技术，从不同的角度引入了很多概念和名词。比如，是“地”的概念，就有安全地、结构地、屏蔽地、数字地、模拟地、地平面、地信号等，而且这些地各有各的定义和用途。再比如，接“地”的方式也有很多要求，包括单点共地、多点共地、混合共地、数字地与模拟地分割、悬浮地等，它们有各自的特点和适用的场合。 这些概念和名词对于专业从事电磁兼容、信号完整性和电源完整...

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...

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...

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...

信号完整性之反射 反射（reflection）信号传输模型 Sin为信号源/驱动源，R1为内阻;R2为源端匹配电阻，一般是33/50R；R1+R2我们称为源端阻抗。R3为终端匹配，一般是50欧，有时会上拉到电源，R3和终端及内阻阻抗并联值称为终端阻抗。微带线特性阻抗/特征阻抗，如果这条传输线是一条均匀的传输线，它在每一个位置的瞬时阻抗都是相同的，我们把这个固定的阻抗值叫做传输线的特征阻抗。而瞬时阻抗值的就是当信号在微带线上传输时，每时每刻所感受到的信号阻抗就是瞬时阻抗，瞬时阻抗可以等于特征阻抗，当然也可以不等于，但是只要是在允许公差范围就影响不大叫做特征阻抗。 高速信号传输...

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...

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。 信号传输是否...

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。高速信号传输技术与信号完整性、电源完整性和电磁兼容性技术...

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。 高速信号传输所涉及的三大支撑技术；天津PCI-E测试...

高速信号的传输过程分析 在高速信号调试时工程师必须首先调试并验证其设计是否符合物理层规范。在此阶段，信号完整性（如眼图和抖动）是关键问题，很多这种验证和调试是通过使用伪随机码序列（PRBS）或循环测试码，并结合示波器及示波器厂家提供的串行数据眼图和抖动分析软件来完成的。在确保物理层信号质量没有问题后，串行信号从测试码变为8b/10b编码字符序列，此时系统级问题成为调试的重点，问题可能会出现在物理层-链路层域（涉及信号完整性和数据完整性的交叉领域）。这时，就需要对物理层信号实现解码分析。对于现代的高速串行系统，系统之间的协调工作显得更为突出，协议间的任何也会导致整个系统出现问题，因此...

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...

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...

高速信号的传输过程分析 在高速信号调试时工程师必须首先调试并验证其设计是否符合物理层规范。在此阶段，信号完整性（如眼图和抖动）是关键问题，很多这种验证和调试是通过使用伪随机码序列（PRBS）或循环测试码，并结合示波器及示波器厂家提供的串行数据眼图和抖动分析软件来完成的。在确保物理层信号质量没有问题后，串行信号从测试码变为8b/10b编码字符序列，此时系统级问题成为调试的重点，问题可能会出现在物理层-链路层域（涉及信号完整性和数据完整性的交叉领域）。这时，就需要对物理层信号实现解码分析。对于现代的高速串行系统，系统之间的协调工作显得更为突出，协议间的任何也会导致整个系统出现问题，因此...

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。高速信号传播在电子设计工程化技术...

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，...