贵州眼图测试高速信号传输

数字信号的时域特性

例如，对于1GHz的理想方波，其幅值为1V，将其变换到频域中的频谱则描述如下：●个频率分量的频率是0，幅度为0.5V，这个分量描述了时域中的直流分量，称为零次谐波；●第二个频率分量的频率是1GHz，幅度为0.63V，这个分量称为一次谐波，一次谐波与零次谐波叠加，在时域中得到均值偏移为0.5V的正弦波。这与理想方波还有一定的差距；●第三个频率分量的频率是3GHz，幅度为0.21V，这个分量称为三次谐波，三次谐波和一次谐波、零次谐波的叠加结果再叠加，在时域中得到的信号波形顶端更平滑，更接近于方波，上升时间更短；……依次下去，将所有相继的高次谐波与前面已经叠加的结果叠加，得出的结果会越来越像方波，上升时间会越来越短。 高速信号传输逻辑时序设计；贵州眼图测试高速信号传输

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： 贵州眼图测试高速信号传输高速信号传输——电源完整性；

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的影响，可以通过仿真来预测、模拟，并采取措施加以改善。以CMOS信号为例建立仿真模型，如图6所示。在仿真时设置干扰信号的频率为66MHz的方波，扰者设置为零电平输入，通过调整两根线的间距和两线之间平行走线的长度来观察扰者接收端的波形。仿真结果如图7，分别为间距是203.2mm、406。4mm时的波形。

从仿真结果看出，两线间距为406.4mm时，串扰电平为200mV左右，203.2mm时为500mV左右。可见两线之间的间距越小串扰越大，所以在实际高速PCB布线时应尽量拉大传输线间距或在两线之间加地线来隔离。

例如，分辨率为UXGA（1600×1200）的DVI信号，其信号传输速率为1.625Gbps，当该信号在FR4材料的PCB上传输时，其信号带宽波长为：3×10+8÷（4）1/2÷（1.625×10+9×5）≈0.02（m）=20mm，其中，FR4材料的相对介电常数为4。当DVI信号在PCB上传输时，传输通道长度大于1/4带宽波长，即5mm时，就必须被当作高速信号传输。对于模拟信号，信号在传输过程中可以被衰减，但不可以因被叠加较大噪声而使信号失真太多，也不允许信号在传输过程中因传输通道某处阻抗的突变太大引起较严重的反射现象。因此，模拟信号传输被看作高速信号传输，且与信号传输通道的长度无关。

注意

在电子设计中，以高速信号传输代替高速信号设计的概念或高速电路设计的概念才能正确处理信号的保形传输问题。以信号传输速率的高低，或以信号的上升时间或下降时间的大小区分信号是高速还是低速是不科学的，这也是部分电子设计工程师对高速信号传输的误解，必须同时考虑信号的传输速率与信号传输通道的长度。 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；

在实际的PCB布线时，如果由于产品结构的需要，不能缩短信号线长度时，应采用差分信号传输。差分信号有很强的抗共模干扰能力，能延长传输距离。差分信号有很多种，如ECL、PECL、LVDS等，表1列出LVDS相对于ECL、PECL系统的主要特点。LVDS的恒流源模式低摆幅输出使得LVDS能高速驱动，对于点到的连接，传输速率可达800Mbps，同时LVDS低噪声、低功耗，连接方便，实际中使用较多。LVDS的驱动器由一个通常为3.5mA的恒流源驱动对差分信号线组成。接收端有一个高的直流输入阻抗，几科全部的驱动电流流经10Ω的终端电阻，在接收器输入端产生约350mV电压。当驱动状态反转时，流经电阻的电流方向改变，此时在接收端产生有效的逻辑状态。图5是利用LVDS芯片DS90LV031、DS90LV032把信号转换成差分信号，进行长距离传输的波形图。在仿真时设置仿真频率为66MHz理想方波，传输距离为508mm，差分对终端接100Ω负载匹配传输线的差分阻抗。从仿真结果看，LVDS接收端的波形除了有延迟外，波形保持完好。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；贵州眼图测试高速信号传输

高速信号是需要对其传输线进行设计；贵州眼图测试高速信号传输

克劳德高速数字信号测试实验室

②数字电路散热设计是数字电路设计工程师必备的第二项基本技能。一方面，数字集成电路的发展趋势是芯片的高集成度和小体积；另一方面，数字信号处理能力和速度在不断提升，必然带来数字电路功耗和热耗的增大。以上两方面的原因共同导致电路单位面积的热流密度增加。当热流密度增加到一定程度时，自然散热方式已经不能满足电路的散热需要，必须考虑并采取合适的散热措施，才能确保其在一定环境温度下正常工作。 贵州眼图测试高速信号传输