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设备高速信号传输执行标准

来源: 发布时间:2023年03月19日

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;设备高速信号传输执行标准

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2.1.2数字信号的时域特性高速信号传输的主要研究内容是高速数字信号传输,因此,我们先以时钟信号为例,讨论数字信号在时域和频域中的特征。在时域中,时钟信号有两个重要的参数,即时钟周期和上升时间。图2.1说明了数字时钟信号的这两个特性。时钟信号波形

时钟周期就是时钟信号重复一次的时间间隔,在高速信号系统中,时钟信号的周期(Tclock)单位一般为纳秒(ns),频率为在1秒钟内时钟循环的次数,单位一般为赫兹(Hz),时钟频率与时钟周期是互为倒数的关系: 设备高速信号传输执行标准高速信号传输的传输通道;

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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。

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可分割的组成部分。例如,传输速率为1Mbps的RS-422信号在双绞屏蔽电缆上传输时,信号带宽为5×1MHz。信号带宽波长λ为3×108÷(4)1/2÷(1×106×5)=30(m)。假设电缆材料的相对介电常数为4,只有当RS-422信号传输通道长度大于7.5m时,才可以被当作高速信号传输。 高速信号传输技术的复杂性;

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 高速信号传输技术的简单性

对于大多数电子设计工程师,高速信号传输技术,即SI、PI和EMC真的很难、很复杂吗?事实并非如此。对于大多数电子设计工程师来讲,掌握关于电磁兼容、信号完整性和电源完整性一般性的原理、概念和技术,就可以很好地从事研发工作了,深入掌握这些技能则是专业工程师的事。在这个意义上来说,掌握SI、PI和EMC相关技术是很容易的事情。

掌握一般性的原理、概念和技术为什么容易呢?对于大多数电子设计工程师,只需掌握以下这些知识。
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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。
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