设备高速信号传输信号完整性测试

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。
高速信号传输用串行还是并行。设备高速信号传输信号完整性测试

①理解电阻、电感、电容等特性，其本质就是对电流、电流变化和电压变化具有的抵抗力，以及电阻器、电感器、电容器几种器件不仅具有主特性，在高速信号传输电路中还表现出其他的特性。

②掌握高速信号传输、信号完整性、电源完整性和电磁兼容性的概念，以及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的关系。

③认识信号传输线、供电传输线、信号回路、供电回路、信号传输线的特征阻抗、供电中继电容器等概念和意义，并纠正对地、屏蔽、信号回路几个概念的误解。

④了解信号类型、电源类型、信号传输线类型及其适合传输的信号类型、电源传输线类型及其适合传输的电源类型、供电中继电容器类型，以及各种信号传输线和电源传输线的屏蔽效能对比。实际上，掌握了这些，我们就从本质上了解了高速信号传输的原理和本质，综合考虑工程化因素（如产品成本、可制造性和可实现性等），结合使用相关的设计、仿真和测试工具，就可以很轻松地进行高速信号传输设计和问题的分析。 设备高速信号传输信号完整性测试高速信号传输的界定高速信号可以定义为；

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。

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；

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性专业的工程师来讲或许不是问题，可能是对他们工程化技术方面的补充。但是，对于大多数电子设计工程师来讲，这可能令他们眼花缭乱、无所适从，而且对于产品设计中出现的问题，其往往不知道到底用什么概念去解释和解决。
高速信号传输设计与分析；电气性能测试高速信号传输方案

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；设备高速信号传输信号完整性测试

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蔽信号（即干扰源）
设备高速信号传输信号完整性测试