吉林数字信号高速信号传输

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；吉林数字信号高速信号传输

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。 吉林数字信号高速信号传输高速信号传输——电源完整性；

2.1.4电信号的传输速度

当信号在传输通道中传输时，信号路径和信号回路之间就会产生电压差，而这个电压又使信号传输通道的两导线之间产生电场；信号在传输通道上传输，信号传输通道的两导线上存在电流，电流产生磁场，而且信号上升沿或下降沿位置存在交流分量，交流分量产生交变的电场和交变的磁场。

电信号的传输实际上是通过在信号路径和信号回路之间和周围的介质中建立交变电场和磁场并通过电磁场传播而进行的，并非电子在导体的定向移动。

提示 电子在导体中的定向移动速度不超过1米/秒。电磁波在真空中的传播速度Vv为30万千米每秒（12in/ns），在介质中的传播速度是在真空中的速度除以传输通道中介质的介电常数的平方根。

2.2高速信号传输相关的三个方面

上面已经讨论过，高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题，由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：

●保证信号发送器和信号接收器正常工作；

●保证信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真；

●保证信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。

如何设计电源系统，以提供电流相对充足、电压相对稳定的电源给受电器件（信号发送器和信号接收器）；如何控制传输通道各段的阻抗，以使其具有相对的一致性；如何设计电磁屏蔽，以控制电磁干扰性和电磁敏感性，保证信号能够被信号接收器正确解码。以上这三个方面是高速信号传输技术涉及的研究内容，它们分别被称为电源完整性、信号完整性和电磁兼容性，是高速信号传输工程化技术的三大支撑技术，三者缺一不可。 高速信号传输研究的主要目的是解决信号保形传输问题；

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： 高速信号传输的信号完整性；吉林数字信号高速信号传输

高速信号传输工程化技术内容；吉林数字信号高速信号传输

数字信号的时域特性

例如，一个周期为T=25ns的时钟信号，其时钟频率为f=1/25ns=0.04GHz=40MHz。信号的上升时间通常定义为信号从终值的10%跃变到90%所经历的时间，又称之为10~90上升时间。信号的下降时间定义为从终值的90%跃变到10%所经历的时间。2.1.3数字信号的频域特性任何一个信号都可以由一组正弦波组合而成，在数学上可以将信号波形的数学描述通过傅里叶变换转换为一组正弦波，每一个正弦波称为信号的一个频率分量，每一个频率分量都有相关的幅度和相位，我们把所有这些频率值及其幅度值的称为信号的频谱。信号的波形是时域的表现，信号的频谱是频域的表现，把时域信号以信号的频谱表示称为信号的时域—频域变换，即傅里叶变换。如果我们知道信号的频谱，要观察它的时域波形，只需将每个频率分量变换成它的时域正弦波，再将其全部叠加即可，这个过程称为傅里叶逆变换。
吉林数字信号高速信号传输