机械高速信号传输

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。
高速信号传输用串行还是并行；机械高速信号传输

 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。
机械高速信号传输高速信号传输——信号完整性信号的回路 特征阻抗与反射；

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（或下降），水位的升高（或下降）变化形成一个一定形状的波浪，波浪沿着河道向下游移动，直到下游水库入口处。波浪在移动到下游水库入口处时，其形状有两种情况：一是波浪的形状与在上游水库出口处形成时的形状保持着一定程度的相似性，我们就认为波浪形状在移动过程中是良好的，是完整的；二是由于各种原因使得波浪的形状与形成时的形状有很大差别，我们就认为波浪的形状是不良好的，是不完整的。

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。 高速信号传输的界定高速信号可以定义为；

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。高速信号传输的传输通道；机械高速信号传输

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；机械高速信号传输

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，因此分析物理层和链路层往往还是不够的，还必须要对系统的协议层进行分析，这时往往需要用到的协议分析仪。本文将为大家重点介绍力科示波器针对高速串行信号物理层、链路层和协议层的解决方案。
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