PCI-E测试高速信号传输高速信号传输

克劳德高速数字信号测试实验室

高速信号传输技术的内涵高速电信号传输设计与分析是电子设计工程师必须掌握的基本技能。电子产品处理器主频高至GHz、传输速率达到Gbps以上，高速信号的处理和传输要求电子设计工程师必须至少具备以下三项技能：

●高速逻辑时序设计；

●高速电路散热设计；

●高速信号传输设计。

①逻辑时序设计对于数字电路设计工程师而言，无论其开发的数字电路是所谓的低速数字电路，还是高速数字电路，都是基本的设计。电子工程师在进行时序设计时，有一个很重要的假设：数字逻辑信号传输没有失真。因此，逻辑时序设计更多的是考虑信号的逻辑运算、信号延时、信号的同步等因素。 高速信号传输电磁兼容定义；PCI-E测试高速信号传输高速信号传输

（1）电源完整性技术信号发生器产生波形完好的信号，信号接收器接收信号并正确解码，都要具备一个必要条件：信号发生器电路和信号接收器电路的各电源供电正常，电路所需的各种电源电压稳定、功率充足。这就是电源完整性技术研究的主要内容。

（2）信号完整性技术信号从信号发送器端经信号传输路径到达信号接收器，信号波形要保持不变或只具有可容许范围的失真度，需要设计和选择合适的信号传输线，为信号的保形传输提供良好的信号传输通道。这是信号完整性技术研究的主要内容。

（3）电磁兼容性技术信号在传输的过程中，既要减少对附近其他信号的电磁干扰，又要提高扰能力，也就是说，既要保证信号传输不扰或只收到可容许的电磁干扰而能够保形传输，又要减少本信号传输产生的电磁干扰在可容许的范围内，为附近其他信号传输提供良好的电磁环境。这是电磁兼容性技术研究的主要内容。 PCI-E测试高速信号传输高速信号传输高速信号传输设计与分析；

传输线反射系数反射系数包含源-反射系数（SRC）和负载反射系数（LRC），源反射系数是源内阻和特征阻抗关系；负载反射系数是负载阻抗和传输线的关系。信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变，就会产生反射，反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关，如下图所示，假设传输线个区域的瞬时阻抗为Z1，第二个区域的瞬时阻抗为Z2。

则反射电压和入射电压的比值为：Vreflected/Vincident=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）范围为：-1到1。传输线不连续导致的多次反射：以末端开路做说明：下图是一个振铃现象产生的示例，信号源的内阻为10Ω，往外发送一个上升时间为1ns、幅值为1V的阶跃信号，经过一段15cm的50Ω传输线，在传输线末端开路测量。很容易得到，在传输线两侧的反射系数分别为-0.667和1，传输线末端的信号幅值。

高速信号和处理需要考虑三部分设计：

高速逻辑时序设计

高速电路散热设计

高速信号传输设计

1、信号传输的相关概念

概念：电信号、传输通道、信号传输、保形传输

重点：模拟信号可以看作“高速”信号，比较好整体不失真

数字信号失真度能够被控制在一定的范围内。

2、数字信号的特点：

（1）时域特点：周期，和上升时间

（2）频域特性：波形是时域的表现，频谱是频域的表现，通过傅里叶变换

（3）电信号的传输速度：与介质常数有关

（4）信号完整性：SignalIntegrity

（5）电源完整性：PowerIntegrity

（6）电磁兼容性：ElectroMagneticCompatibility(EMC) 高速信号传输技术的复杂性；

高速信号传输技术的复杂性

（1）与高速信号传输相关的理论及概念缺失在学术上，与高速信号传输相关的SI、PI和EMC理论、概念和技术相当完整和成熟。但是，高速信号传播在电子设计工程化技术方面的理论和概念严重缺失。大多数从事电子设计专业的工程师缺少SI、PI和EMC相关理论、概念和技术，主要原因是在高等教育过程中缺少这些理论课程的教育和培训，在工作实践中也很少有相关专业理论、概念和技术的学习和培训。大多数高校还没有高速信号传输技术相关专业课程。大部分高校虽然设立电磁兼容性专业课程，但这些课程是专为电磁兼容专业的学生而设立的，课程的内容尤其是麦克斯韦方程的解算对于一般电子设计专业的学生来讲很高深，电子设计专业讲授的大多是逻辑设计和电子设计的相关课程。

高速信号传播在电子设计工程化技术方面的理论和概念严重缺失；PCI-E测试高速信号传输高速信号传输

高速信号传输的保形通道；PCI-E测试高速信号传输高速信号传输

1.1.2高速信号传输的界定标准

高速信号传输所涉及的个概念和技术，就是界定信号传输是高速信号传输还是低速信号传输。

从工程设计角度来看，高速信号可以定义为：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。界定高速信号传输的依据有以下两条。

①对于模拟信号，所有模拟信号传输都应该看作高速信号传输，因为模拟信号传输一般要求传输过程中具有很小的波形失真度。

②对于数字信号，通过分析，若设计该数字信号传输线需要考虑阻抗才能保证信号传输到目的处的失真度可接受，这种情况下的数字信号就是高速信号。 PCI-E测试高速信号传输高速信号传输