高速信號和處理需要考慮三部分設(shè)計:
高速邏輯時序設(shè)計
高速電路散熱設(shè)計
高速信號傳輸設(shè)計
1、信號傳輸?shù)南嚓P(guān)概念
概念:電信號、傳輸通道、信號傳輸、保形傳輸
重點:模擬信號可以看作“高速”信號,比較好整體不失真
數(shù)字信號失真度能夠被控制在一定的范圍內(nèi)。
2、數(shù)字信號的特點:
(1)時域特點:周期,和上升時間
(2)頻域特性:波形是時域的表現(xiàn),頻譜是頻域的表現(xiàn),通過傅里葉變換
(3)電信號的傳輸速度:與介質(zhì)常數(shù)有關(guān)
(4)信號完整性:SignalIntegrity
(5)電源完整性:PowerIntegrity
(6)電磁兼容性:ElectroMagneticCompatibility(EMC) 高速信號傳輸距離與介質(zhì)類型;信息化高速信號傳輸配件
2.3.2影響信號完整性的因素不難想象,
波浪在移動過程中能否保持其形狀相對穩(wěn)定,與以下因素有關(guān):
●波浪傳輸通道在整個長度內(nèi)形狀的一致性;
●上、下游水庫入口與河道的形狀是否保持一致;
●在波浪移動過程中是否受到干擾等因素。同樣,信號在傳輸過程中能否保持其形狀的完整性,也有類似因素需要考慮:
●信號傳輸通道在整個長度內(nèi)的電氣結(jié)構(gòu)特性是否一致;
●信號兩端的電氣結(jié)構(gòu)特性是否與信號傳輸通道的電氣結(jié)構(gòu)特性保持一致;
●信號在傳輸過程中是否受到(電磁)干擾。對于河道中移動的波浪,由于以下原因,在移動過程中很難保持其形狀不變:
●河道的每一段形狀不可能保持的一致;
●河流出、入口處不可能與河道的形狀保持的一致;
●波浪在移動過程中不可能沒有受到狂風(fēng)暴雨的干擾。類似地,現(xiàn)實中的信號傳輸,由于以下原因,信號波形在傳輸過程中很難保持的完整性:
●傳輸通道的各段電氣結(jié)構(gòu)特征不可能保持的一致;
●信號發(fā)送/接收端的電氣結(jié)構(gòu)特征很難與信號傳輸通道的電氣結(jié)構(gòu)特征保持一致;一。 信息化高速信號傳輸配件高速信號傳輸——電源完整性;
高速信號傳輸技術(shù)的復(fù)雜性
(1)與高速信號傳輸相關(guān)的理論及概念缺失在學(xué)術(shù)上,與高速信號傳輸相關(guān)的SI、PI和EMC理論、概念和技術(shù)相當完整和成熟。但是,高速信號傳播在電子設(shè)計工程化技術(shù)方面的理論和概念嚴重缺失。大多數(shù)從事電子設(shè)計專業(yè)的工程師缺少SI、PI和EMC相關(guān)理論、概念和技術(shù),主要原因是在高等教育過程中缺少這些理論課程的教育和培訓(xùn),在工作實踐中也很少有相關(guān)專業(yè)理論、概念和技術(shù)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。大多數(shù)高校還沒有高速信號傳輸技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程。大部分高校雖然設(shè)立電磁兼容性專業(yè)課程,但這些課程是專為電磁兼容專業(yè)的學(xué)生而設(shè)立的,課程的內(nèi)容尤其是麥克斯韋方程的解算對于一般電子設(shè)計專業(yè)的學(xué)生來講很高深,電子設(shè)計專業(yè)講授的大多是邏輯設(shè)計和電子設(shè)計的相關(guān)課程。
第二,如何進行DVI信號的PCB布線設(shè)計和電纜選擇,以保證信號在傳輸過程中保持其波形的失真在可容許的范圍內(nèi),即被稱為高速信號傳輸信號完整性的工程化技術(shù)。
第三,如何為DVI信號發(fā)生器和接收器芯片設(shè)計電源供電單元,以保證信號發(fā)生器和信號接收器能夠正常工作,且不影響其他共電源芯片的正常工作,即被稱為高速信號傳輸電源完整性的工程化技術(shù)。
第四,如何設(shè)計DVI信號傳輸線和屏蔽,以保證DVI信號在傳輸過程中具有一定程度的抗干擾能力,且不會對附近其他信號產(chǎn)生不可容許的干擾,即被稱為高速信號傳輸電磁兼容性的工程化技術(shù)。 數(shù)字信號是否為高速信號,除了與信號的頻率有關(guān),還與傳輸它的線路長度有關(guān);
高速信號的傳輸過程分析
在高速信號調(diào)試時工程師必須首先調(diào)試并驗證其設(shè)計是否符合物理層規(guī)范。在此階段,信號完整性(如眼圖和抖動)是關(guān)鍵問題,很多這種驗證和調(diào)試是通過使用偽隨機碼序列(PRBS)或循環(huán)測試碼,并結(jié)合示波器及示波器廠家提供的串行數(shù)據(jù)眼圖和抖動分析軟件來完成的。在確保物理層信號質(zhì)量沒有問題后,串行信號從測試碼變?yōu)?b/10b編碼字符序列,此時系統(tǒng)級問題成為調(diào)試的重點,問題可能會出現(xiàn)在物理層-鏈路層域(涉及信號完整性和數(shù)據(jù)完整性的交叉領(lǐng)域)。這時,就需要對物理層信號實現(xiàn)解碼分析。對于現(xiàn)代的高速串行系統(tǒng),系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作顯得更為突出,協(xié)議間的任何也會導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)問題,因此分析物理層和鏈路層往往還是不夠的,還必須要對系統(tǒng)的協(xié)議層進行分析,這時往往需要用到的協(xié)議分析儀。本文將為大家重點介紹力科示波器針對高速串行信號物理層、鏈路層和協(xié)議層的解決方案。
高速信號傳輸工程化技術(shù)的三大支撐技術(shù);信息化高速信號傳輸配件
高速信號傳輸相關(guān)的三個方面;信息化高速信號傳輸配件
2.1.2數(shù)字信號的時域特性高速信號傳輸?shù)闹饕芯績?nèi)容是高速數(shù)字信號傳輸,因此,我們先以時鐘信號為例,討論數(shù)字信號在時域和頻域中的特征。在時域中,時鐘信號有兩個重要的參數(shù),即時鐘周期和上升時間。圖2.1說明了數(shù)字時鐘信號的這兩個特性。時鐘信號波形
時鐘周期就是時鐘信號重復(fù)一次的時間間隔,在高速信號系統(tǒng)中,時鐘信號的周期(Tclock)單位一般為納秒(ns),頻率為在1秒鐘內(nèi)時鐘循環(huán)的次數(shù),單位一般為赫茲(Hz),時鐘頻率與時鐘周期是互為倒數(shù)的關(guān)系: 信息化高速信號傳輸配件
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1.1.2高速信號傳輸?shù)慕缍藴? 高速信號傳輸所涉及的個概念和技術(shù),就是界定信號傳輸是高速信號傳輸還是低速信號傳輸。 從工程設(shè)計角度來看,高速信號可以定義為:需要對其傳輸線進行設(shè)計,以確保在傳輸過程中其波形失真度可以接受的那些信號。界定高速信號傳輸?shù)囊罁?jù)有以下兩條。 ①對于模擬信號,所有模擬信號傳輸都應(yīng)該看作高速信號傳輸,因為模擬信號傳輸一般要求傳輸過程中具有很小的波形失真度。 ②對于數(shù)字信號,通過分析,若設(shè)計該數(shù)字信號傳輸線需要考慮阻抗才能保證信號傳輸?shù)侥康奶幍氖д娑瓤山邮?,這種情況下的數(shù)字信號就是高速信號。 高速信號傳輸研究的主要目的是解決信號保形傳輸問題;陜...