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2.3.3信号完整性的意义

只要有信号的传输，就存在信号的完整性问题。归纳起来，信号完整性问题存在于以下三个层面。

①系统级信号完整性问题：进行设备与设备电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。

②板级信号完整性问题：进行电子模块上器件与器件电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。

③芯片级信号完整性问题：进行集成电路内部晶体管与晶体管电气互联的信号传输时可能存在的信号完整性问题。信号完整性是电子系统或设备研发必须满足的底线。如果某电子系统或设备中的任何一个电信号在传输过程不能保证其波形的完整性，接收端接收到信号后就不能作出正确解释，从而使系统或设备的功能因信号解释失误而导致失效，该电子系统或设备就不是一个功能和性能可靠的电子产品了 信号传输是否为高速信号传输；湖北高速信号传输厂家现货

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，湖北高速信号传输厂家现货高速信号传输用串行还是并行。

由天线原理可知，如果反射点恰好处于信号某个有效谐波波长的1/4处，则在该段传输线上任意位置入射信号和反射信号的相位相同，电流方向相反，信号幅值叠加，该段传输线构成射频发射天线。因此，一般情况下，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时，则该数字信号相对该传输线就是高速信号。值得注意的是，数字信号是否为高速信号，除了与信号的频率有关，还与传输它的线路长度有关。

注意

信号传输是否为高速信号传输，不但取决于数字信号的带宽波长（等价于数字信号的速率），还取决于信号传输线的长度。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。例如，传输速率为1Mbps的RS-422信号在双绞屏蔽电缆上传输时，信号带宽为5×1MHz。信号带宽波长λ为3×108÷（4）1/2÷（1×106×5）=30（m）。假设电缆材料的相对介电常数为4，只有当RS-422信号传输通道长度大于7.5m时，才可以被当作高速信号传输。

（3）设计仿真测试手段少

在工程实践中，SI、PI和EMC设计、仿真、测试所需要的工具和设备比较昂贵，不如逻辑设计和电子设计所需要的设计、仿真和测试所需要的工具和设备普及。对于电源完整性设计、仿真和测试，有一些仿真分析工具软件，但缺少的电源完整性的测试工具和设备，这种现状对于电源完整性技术的工程应用本身是非常不利的。对于信号完整性设计、仿真和测试，相关的工具和设备倒是存在，但一方面这些工具和设备价格比较昂贵；另一方面，由于学习和掌握的难度较大，这基本上是专业从业人员的事，大多数电子设计工程师或者没有条件，或者只能望而却步。对于电磁兼容性设计、仿真和测试，工具和设备似乎很多，但是设计和仿真的工程化还没有达到与实际情况相符的水平，测试工具和设备，尤其是电磁兼容暗室的投资，对于一般的公司而言不像是购买一台示波器那样，是很容易决策的事情。综上所述，SI、PI和EMC在设计、仿真和测试方面，研发人员所能做的工作比较少，这也决定了电子设计工程师往往是靠经验，而不是靠科学、靠技术、靠工具、靠手段进行设计、仿真、测试。靠经验的东西，很难掌握和理解，事情就会变得复杂起来，其难度也就不好说了。 高速信号传输的界定高速信号可以定义为；

影响电源完整性的因素

因此，电信号的传输速度是交变电场和磁场在介质中的建立和传播速度，与介质的介电常数的平方根成反比，即空气的介电常数约为1，大多数印制板绝缘层材料的介电常数约为4，如果电磁场的一部分在PCB内部，一部分在空气中，信号的传输速度则由空气和印制板绝缘材料混合介电常数决定，混合介电常数要小于PCB绝缘材料的介电常数。如果电信号传输线的信号路径在PCB内部，则信号的传播速度约为6英寸每纳秒。如果传输线的信号路径在印制板的表层，信号传输速度大于信号路径在印制板内部的信号传输速度 高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题；湖北高速信号传输厂家现货

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；湖北高速信号传输厂家现货

高速数字信号传输电路的设计与仿真

高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整，而影响信号完整性(即信号质量)的因素主要有传输线的长度、电阻匹配及电磁干扰、串扰等。设计过程中要保持信号的完整性必须借助一些仿真工具，仿真结果对PCB布线产生指导性意见，布线完成后再提取网络，对信号进行布线后仿真，仿真没有问题后才能送出加工。目前这样的仿真工具主要有cadence、ICX、Hyperlynx等。Hyperlynx是个简单好用的工具，软件中包含两个工具LineSim和BoardSim。LineSim用在布线设计前约束布线和各层的参数、设置时钟的布线拓扑结构、选择元器件的速率、诊断信号完整性，并尽量避免电磁辐射及串扰等问题。BoardSim用于布线以后快速地分析设计中的信号完整性、电磁兼容性和串扰问题，生成串扰强度报告，区分并解决串扰问题。作者使用LineSim工具，对信号的阻抗匹配、传输线的长度、串扰进行了仿真分析，并给出了指导性结论。 湖北高速信号传输厂家现货

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