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2.3.3信號完整性的意義
只要有信號的傳輸,就存在信號的完整性問題。歸納起來,信號完整性問題存在于以下三個(gè)層面。
①系統(tǒng)級信號完整性問題:進(jìn)行設(shè)備與設(shè)備電氣互聯(lián)的信號傳輸時(shí)可能存在的信號完整性問題。
②板級信號完整性問題:進(jìn)行電子模塊上器件與器件電氣互聯(lián)的信號傳輸時(shí)可能存在的信號完整性問題。
③芯片級信號完整性問題:進(jìn)行集成電路內(nèi)部晶體管與晶體管電氣互聯(lián)的信號傳輸時(shí)可能存在的信號完整性問題。信號完整性是電子系統(tǒng)或設(shè)備研發(fā)必須滿足的底線。如果某電子系統(tǒng)或設(shè)備中的任何一個(gè)電信號在傳輸過程不能保證其波形的完整性,接收端接收到信號后就不能作出正確解釋,從而使系統(tǒng)或設(shè)備的功能因信號解釋失誤而導(dǎo)致失效,該電子系統(tǒng)或設(shè)備就不是一個(gè)功能和性能可靠的電子產(chǎn)品了 高速信號傳輸所涉及的概念和技術(shù);眼圖測試高速信號傳輸安裝
2.2高速信號傳輸相關(guān)的三個(gè)方面
上面已經(jīng)討論過,高速信號傳輸研究的主要目的是解決信號保形傳輸問題,由信號傳輸?shù)娜乜芍?,信號的保形傳輸必須涉及以下三個(gè)方面的問題:
●保證信號發(fā)送器和信號接收器正常工作;
●保證信號傳輸過程中信號無失真或有可以允許的失真;
●保證信號在傳輸過程中無干擾或有可以容許的干擾。
如何設(shè)計(jì)電源系統(tǒng),以提供電流相對充足、電壓相對穩(wěn)定的電源給受電器件(信號發(fā)送器和信號接收器);如何控制傳輸通道各段的阻抗,以使其具有相對的一致性;如何設(shè)計(jì)電磁屏蔽,以控制電磁干擾性和電磁敏感性,保證信號能夠被信號接收器正確解碼。以上這三個(gè)方面是高速信號傳輸技術(shù)涉及的研究內(nèi)容,它們分別被稱為電源完整性、信號完整性和電磁兼容性,是高速信號傳輸工程化技術(shù)的三大支撐技術(shù),三者缺一不可。 吉林高速信號傳輸聯(lián)系人高速信號傳輸所涉及的個(gè)概念;
克勞德高速數(shù)字信號測試實(shí)驗(yàn)室
③高速信號傳輸設(shè)計(jì)技術(shù)是數(shù)字電路設(shè)計(jì)工程師必須掌握的另一項(xiàng)基本技能。該設(shè)計(jì)技術(shù)主要解決高速信號傳輸問題,即在電路設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)采取一定的措施,使所有的電信號在發(fā)送、傳輸和接收過程中具有合乎其各自要求的波形失真度,使得信號接收器能夠正確接收信號發(fā)送器產(chǎn)生的信號邏輯,也就是大家所說的高速信號傳輸正確性設(shè)計(jì)技術(shù)。
注意:
只研究高速信號傳輸相關(guān)內(nèi)容,不涉及信號時(shí)序設(shè)計(jì)和高速電路散熱設(shè)計(jì)。高速信號傳輸正確性需要滿足以下三個(gè)方面的要求:
●信號發(fā)送器和信號接收器二者都正常工作;
●信號傳輸過程中信號無失真或有可以允許的失真;
●信號在傳輸過程中無干擾或有可以容許的干擾。
信號完整性之反射
反射(reflection)信號傳輸模型
Sin為信號源/驅(qū)動(dòng)源,R1為內(nèi)阻;R2為源端匹配電阻,一般是33/50R;R1+R2我們稱為源端阻抗。R3為終端匹配,一般是50歐,有時(shí)會上拉到電源,R3和終端及內(nèi)阻阻抗并聯(lián)值稱為終端阻抗。微帶線特性阻抗/特征阻抗,如果這條傳輸線是一條均勻的傳輸線,它在每一個(gè)位置的瞬時(shí)阻抗都是相同的,我們把這個(gè)固定的阻抗值叫做傳輸線的特征阻抗。而瞬時(shí)阻抗值的就是當(dāng)信號在微帶線上傳輸時(shí),每時(shí)每刻所感受到的信號阻抗就是瞬時(shí)阻抗,瞬時(shí)阻抗可以等于特征阻抗,當(dāng)然也可以不等于,但是只要是在允許公差范圍就影響不大叫做特征阻抗。
高速信號傳輸研究的主要目的是解決信號保形傳輸問題;
2.4電源完整性的概念
2.4.1電源完整性的定義
電源信號是電信號的一個(gè)特例,因此,電源完整性是信號完整性的一個(gè)特例,電源信號在傳輸過程中同樣具有完整性的問題。電源完整性,英文為PowerIntegrity,簡稱PI,指電源系統(tǒng)所產(chǎn)生的電源信號經(jīng)供電傳輸線傳輸,到達(dá)受電器件電源輸入管腳時(shí),能夠保證電壓的波動(dòng)量和電流的供給量滿足受電器件正常工作的要求。電源完整性表示信電源信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸后仍保持相對良好的特性,否則被供電的電路就不能正常工作。集成電路芯片,尤其是數(shù)字集成電路芯片,其工作的本質(zhì)是內(nèi)部晶體管狀態(tài)的翻轉(zhuǎn),大量晶體管狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)需要供電系統(tǒng)提供其所需要的瞬態(tài)變化量很大的電流,其所需的電源能量只能由電源供電單元所提供。以“個(gè)人資金供給系統(tǒng)”類比受電器件的電源供電單元,可以更直觀地理解電源完整性的概念。 信號傳輸是否為高速信號傳輸,不但取決于數(shù)字信號的帶寬波長;眼圖測試高速信號傳輸安裝
高速信號是需要對其傳輸線進(jìn)行設(shè)計(jì);眼圖測試高速信號傳輸安裝
①高速信號是需要對其傳輸線進(jìn)行設(shè)計(jì),以確保在傳輸過程中其波形失真度可以接受的那些信號。模擬信號傳輸都應(yīng)該看作高速信號傳輸,數(shù)字信號如果其傳輸線長度大于該數(shù)字信號有效比較高諧波(一般為基頻的3~5倍)波長的1/4,該數(shù)字信號相對該傳輸線就是高速信號。
②信號完整性、電源完整性和電磁兼容性是高速信號傳輸所涉及的三大支撐技術(shù)。
③信號完整性表示信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸通道傳輸后仍保持相對良好,需要為各種信號選擇設(shè)計(jì)合適的信號傳輸通道,使得高速信號傳輸?shù)碾娦盘柲軌虮P蝹鬏敗?
④電源完整性表示信電源信號的質(zhì)量在經(jīng)過傳輸后仍保持相對良好,選擇和設(shè)計(jì)良好的電源轉(zhuǎn)換裝置、中遠(yuǎn)距電源供電中繼電容器、近距電源供電中繼電容器和電源信號傳輸通道是保證電源完整性的基本要求。
⑤電磁兼容性表示電子系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作,同時(shí)不對其他電子系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾 眼圖測試高速信號傳輸安裝
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