克勞德高速數(shù)字信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室

高速信號(hào)傳輸技術(shù)的內(nèi)涵高速電信號(hào)傳輸設(shè)計(jì)與分析是電子設(shè)計(jì)工程師必須掌握的基本技能。電子產(chǎn)品處理器主頻高至GHz、傳輸速率達(dá)到Gbps以上，高速信號(hào)的處理和傳輸要求電子設(shè)計(jì)工程師必須至少具備以下三項(xiàng)技能：

●高速邏輯時(shí)序設(shè)計(jì)；

●高速電路散熱設(shè)計(jì)；

●高速信號(hào)傳輸設(shè)計(jì)。

①邏輯時(shí)序設(shè)計(jì)對(duì)于數(shù)字電路設(shè)計(jì)工程師而言，無(wú)論其開(kāi)發(fā)的數(shù)字電路是所謂的低速數(shù)字電路，還是高速數(shù)字電路，都是基本的設(shè)計(jì)。電子工程師在進(jìn)行時(shí)序設(shè)計(jì)時(shí)，有一個(gè)很重要的假設(shè)：數(shù)字邏輯信號(hào)傳輸沒(méi)有失真。因此，邏輯時(shí)序設(shè)計(jì)更多的是考慮信號(hào)的邏輯運(yùn)算、信號(hào)延時(shí)、信號(hào)的同步等因素。 高速信號(hào)傳輸信號(hào)傳輸設(shè)計(jì)；四川數(shù)字信號(hào)高速信號(hào)傳輸

1.1高速信號(hào)傳輸工程化技術(shù)問(wèn)題

當(dāng)前，無(wú)論是消費(fèi)類電子產(chǎn)品、商用類電子產(chǎn)品，還是電子產(chǎn)品，其處理能力均達(dá)到了較高的水平，尤其是一些具有標(biāo)志性的技術(shù)指標(biāo)，如處理器主頻已經(jīng)達(dá)到GHz，其中的某些電信號(hào)傳輸速率已達(dá)到Gbps以上。如蘋(píng)果手機(jī)iPhoneX，搭載2.4GHz處理器和3GB內(nèi)存，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率，操作起來(lái)更加快速、便捷，其接口信號(hào)速率達(dá)到480Mbps；而蘋(píng)果筆記本MacBookPro，其處理器為六核IntelCPU，主頻達(dá)2.6GHz，以太網(wǎng)口信號(hào)傳輸速率可達(dá)1Gbps；又如航空機(jī)載顯示控制計(jì)算機(jī)，其處理器主頻一般為GHz級(jí)，DVI視頻信號(hào)傳輸速率高達(dá)1.65Gbps。 機(jī)械高速信號(hào)傳輸參考價(jià)格高速信號(hào)傳輸工程化技術(shù)的三大支撐技術(shù)；

2.1.4電信號(hào)的傳輸速度

當(dāng)信號(hào)在傳輸通道中傳輸時(shí)，信號(hào)路徑和信號(hào)回路之間就會(huì)產(chǎn)生電壓差，而這個(gè)電壓又使信號(hào)傳輸通道的兩導(dǎo)線之間產(chǎn)生電場(chǎng)；信號(hào)在傳輸通道上傳輸，信號(hào)傳輸通道的兩導(dǎo)線上存在電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且信號(hào)上升沿或下降沿位置存在交流分量，交流分量產(chǎn)生交變的電場(chǎng)和交變的磁場(chǎng)。

電信號(hào)的傳輸實(shí)際上是通過(guò)在信號(hào)路徑和信號(hào)回路之間和周?chē)慕橘|(zhì)中建立交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)并通過(guò)電磁場(chǎng)傳播而進(jìn)行的，并非電子在導(dǎo)體的定向移動(dòng)。

提示 電子在導(dǎo)體中的定向移動(dòng)速度不超過(guò)1米/秒。電磁波在真空中的傳播速度Vv為30萬(wàn)千米每秒（12in/ns），在介質(zhì)中的傳播速度是在真空中的速度除以傳輸通道中介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根。

例如，分辨率為UXGA（1600×1200）的DVI信號(hào)，其信號(hào)傳輸速率為1.625Gbps，當(dāng)該信號(hào)在FR4材料的PCB上傳輸時(shí)，其信號(hào)帶寬波長(zhǎng)為：3×10+8÷（4）1/2÷（1.625×10+9×5）≈0.02（m）=20mm，其中，F(xiàn)R4材料的相對(duì)介電常數(shù)為4。當(dāng)DVI信號(hào)在PCB上傳輸時(shí)，傳輸通道長(zhǎng)度大于1/4帶寬波長(zhǎng)，即5mm時(shí)，就必須被當(dāng)作高速信號(hào)傳輸。對(duì)于模擬信號(hào)，信號(hào)在傳輸過(guò)程中可以被衰減，但不可以因被疊加較大噪聲而使信號(hào)失真太多，也不允許信號(hào)在傳輸過(guò)程中因傳輸通道某處阻抗的突變太大引起較嚴(yán)重的反射現(xiàn)象。因此，模擬信號(hào)傳輸被看作高速信號(hào)傳輸，且與信號(hào)傳輸通道的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。

注意

在電子設(shè)計(jì)中，以高速信號(hào)傳輸代替高速信號(hào)設(shè)計(jì)的概念或高速電路設(shè)計(jì)的概念才能正確處理信號(hào)的保形傳輸問(wèn)題。以信號(hào)傳輸速率的高低，或以信號(hào)的上升時(shí)間或下降時(shí)間的大小區(qū)分信號(hào)是高速還是低速是不科學(xué)的，這也是部分電子設(shè)計(jì)工程師對(duì)高速信號(hào)傳輸?shù)恼`解，必須同時(shí)考慮信號(hào)的傳輸速率與信號(hào)傳輸通道的長(zhǎng)度。 高速信號(hào)傳輸技術(shù)與信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性技術(shù)的關(guān)系；

1.1.1高速信號(hào)傳輸工程化技術(shù)內(nèi)容

如果某個(gè)正在研制的電子產(chǎn)品具有DVI視頻信號(hào)處理功能和接口，則電子工程師對(duì)該產(chǎn)品的DVI信號(hào)傳輸進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)有關(guān)DVI信號(hào)傳輸所涉及的以下問(wèn)題給出工程化的技術(shù)解決方案，使得產(chǎn)品在性能、可靠性、可制造性和成本等方面取得平衡。

，如何界定DVI信號(hào)傳輸是高速信號(hào)傳輸還是低速信號(hào)傳輸，以便設(shè)計(jì)出既能滿足傳輸性能要求又能有效控制制造成本的傳輸線，保證產(chǎn)品綜合性能比較好，而不僅是某單項(xiàng)性能指標(biāo)比較好。 高速信號(hào)傳輸電磁兼容定義；四川數(shù)字信號(hào)高速信號(hào)傳輸

高速信號(hào)傳輸正確性需要滿足以下三個(gè)方面的要求；四川數(shù)字信號(hào)高速信號(hào)傳輸

（4）保形傳輸保形傳輸是指電信號(hào)在傳輸通道上進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中，其信號(hào)失真度被控制在一定范圍內(nèi)，使得信號(hào)接收器能夠正確接收該信號(hào)。我們開(kāi)發(fā)電子設(shè)備，其中一項(xiàng)重要工作是為所有的電信號(hào)設(shè)計(jì)合適的傳輸通道，以確保電信號(hào)在傳輸通道上進(jìn)行保形傳輸。電子設(shè)計(jì)工程師在開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品時(shí)，對(duì)于模擬信號(hào)傳輸，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是要確保模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中基本無(wú)失真；對(duì)于數(shù)字信號(hào)傳輸，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是要確保數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中，其失真度保持在一定范圍內(nèi)，使得信號(hào)接收器能夠正確識(shí)別。我們可以用交通運(yùn)輸作為類比來(lái)理解信號(hào)傳輸?shù)母拍?。?dāng)談到交通運(yùn)輸?shù)母拍顣r(shí)，我們不但顯性地指明交通工具，如汽車(chē)、火車(chē)、高速列車(chē)或飛機(jī)，也隱性地提及與交通工具相對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸通道，如公路、鐵路、高速鐵路或空中航道。交通工具與運(yùn)輸通道構(gòu)成完整的交通運(yùn)輸概念，脫離開(kāi)交通工具談?wù)摻煌ㄟ\(yùn)輸沒(méi)有實(shí)際意義，脫離運(yùn)輸通道談?wù)摻煌ㄟ\(yùn)輸也沒(méi)有實(shí)際意義，如汽車(chē)運(yùn)輸是指汽車(chē)和與之對(duì)應(yīng)的公路或高速公路，火車(chē)運(yùn)輸是指火車(chē)和與之對(duì)應(yīng)的鐵路，高鐵運(yùn)輸是指高速火車(chē)和與之對(duì)應(yīng)的高速鐵路，飛機(jī)運(yùn)輸是指飛機(jī)和與之對(duì)應(yīng)的空中航道。交通工具與運(yùn)輸通道是相互匹配的。四川數(shù)字信號(hào)高速信號(hào)傳輸

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