解决方案高速信号传输调试

高速信号传输

《高速信号传输》是高速信号传输应用领域享誉国际的经典教材与工具书。高速数字设计重在研究基本的电路结构，而高速信号传输则重在研究传输线如何达到其速度和距离的极限问题。内容涉及不同传输线参数的基本理论，包括趋肤效应、邻近效应、介质损耗和表面粗糙度，以及适用于所有导体媒质的通用频域响应模型；由频域传递函数计算时域波形；特殊传输媒质，包括单端PCB引线、差分媒质、通用建筑布线标准、非屏蔽双绞线对、150欧姆屏蔽双绞线对、同轴电缆及光纤；时钟分布的各种问题；采用Spice模型和IBIS模型进行仿真的限制。 高速信号传输工程化技术问题；解决方案高速信号传输调试

例如，分辨率为UXGA（1600×1200）的DVI信号，其信号传输速率为1.625Gbps，当该信号在FR4材料的PCB上传输时，其信号带宽波长为：3×10+8÷（4）1/2÷（1.625×10+9×5）≈0.02（m）=20mm，其中，FR4材料的相对介电常数为4。当DVI信号在PCB上传输时，传输通道长度大于1/4带宽波长，即5mm时，就必须被当作高速信号传输。对于模拟信号，信号在传输过程中可以被衰减，但不可以因被叠加较大噪声而使信号失真太多，也不允许信号在传输过程中因传输通道某处阻抗的突变太大引起较严重的反射现象。因此，模拟信号传输被看作高速信号传输，且与信号传输通道的长度无关。

注意

在电子设计中，以高速信号传输代替高速信号设计的概念或高速电路设计的概念才能正确处理信号的保形传输问题。以信号传输速率的高低，或以信号的上升时间或下降时间的大小区分信号是高速还是低速是不科学的，这也是部分电子设计工程师对高速信号传输的误解，必须同时考虑信号的传输速率与信号传输通道的长度。 解决方案高速信号传输调试高速信号传输工程化技术的三大支撑技术；

1.1.1高速信号传输工程化技术内容

如果某个正在研制的电子产品具有DVI视频信号处理功能和接口，则电子工程师对该产品的DVI信号传输进行开发设计时，必须对有关DVI信号传输所涉及的以下问题给出工程化的技术解决方案，使得产品在性能、可靠性、可制造性和成本等方面取得平衡。

，如何界定DVI信号传输是高速信号传输还是低速信号传输，以便设计出既能满足传输性能要求又能有效控制制造成本的传输线，保证产品综合性能比较好，而不仅是某单项性能指标比较好。

阻抗匹配高速数字信号的阻抗匹配非常关键，如果匹配不好，信号会产生较大的上冲和下冲现象，如果幅度超过了数字信号的阈值，就会产生误码。阻抗匹配有串行端接和并行端接两种，由于串行端接功耗低并且端接方便，实际工作中一般采用串行端接。以下利用Hyperlynx仿真工具对端接电阻的影响进行了分析。以74系列建立仿真IBIS模型如图1所示。仿真时选择一个发送端一个接收端，传输线为带状线，设置线宽0.2mm和介电常数为4.5(常用的FR4材料)，使传输线的阻抗为51.7Ω。设置信号频率为50MHz的方波，串行端接电阻Rs分别取0Ω、33Ω和100Ω的情况，进行仿真分析，数字信号的传输速率和其传输通道的长度是高速信号传输的两个不可分割的组成部分；

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。
高速喜好传输的传输速度；解决方案高速信号传输调试

高速信号传输的信号完整性；解决方案高速信号传输调试

①高速信号是需要对其传输线进行设计，以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。模拟信号传输都应该看作高速信号传输，数字信号如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波（一般为基频的3~5倍）波长的1/4，该数字信号相对该传输线就是高速信号。

②信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是高速信号传输所涉及的三大支撑技术。

③信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好，需要为各种信号选择设计合适的信号传输通道，使得高速信号传输的电信号能够保形传输。

④电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好，选择和设计良好的电源转换装置、中远距电源供电中继电容器、近距电源供电中继电容器和电源信号传输通道是保证电源完整性的基本要求。

⑤电磁兼容性表示电子系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他电子系统和设备造成干扰 解决方案高速信号传输调试