影响电源完整性的因素
因此,电信号的传输速度是交变电场和磁场在介质中的建立和传播速度,与介质的介电常数的平方根成反比,即空气的介电常数约为1,大多数印制板绝缘层材料的介电常数约为4,如果电磁场的一部分在PCB内部,一部分在空气中,信号的传输速度则由空气和印制板绝缘材料混合介电常数决定,混合介电常数要小于PCB绝缘材料的介电常数。如果电信号传输线的信号路径在PCB内部,则信号的传播速度约为6英寸每纳秒。如果传输线的信号路径在印制板的表层,信号传输速度大于信号路径在印制板内部的信号传输速度 高速信号传输技术理论和概念繁多;海南校准高速信号传输
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。
海南校准高速信号传输高速信号传输的原理和本质,综合考虑工程化因素;
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。
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。 高速信号传输工程化技术内容;
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。 高速信号传输的相关概念;海南校准高速信号传输
高速信号传输用串行还是并行。海南校准高速信号传输
阻抗匹配高速数字信号的阻抗匹配非常关键,如果匹配不好,信号会产生较大的上冲和下冲现象,如果幅度超过了数字信号的阈值,就会产生误码。阻抗匹配有串行端接和并行端接两种,由于串行端接功耗低并且端接方便,实际工作中一般采用串行端接。以下利用Hyperlynx仿真工具对端接电阻的影响进行了分析。以74系列建立仿真IBIS模型如图1所示。仿真时选择一个发送端一个接收端,传输线为带状线,设置线宽0.2mm和介电常数为4.5(常用的FR4材料),使传输线的阻抗为51.7Ω。设置信号频率为50MHz的方波,串行端接电阻Rs分别取0Ω、33Ω和100Ω的情况,进行仿真分析,海南校准高速信号传输