USB测试高速信号传输检修

数字信号的时域特性

例如，一个周期为T=25ns的时钟信号，其时钟频率为f=1/25ns=0.04GHz=40MHz。信号的上升时间通常定义为信号从终值的10%跃变到90%所经历的时间，又称之为10~90上升时间。信号的下降时间定义为从终值的90%跃变到10%所经历的时间。2.1.3数字信号的频域特性任何一个信号都可以由一组正弦波组合而成，在数学上可以将信号波形的数学描述通过傅里叶变换转换为一组正弦波，每一个正弦波称为信号的一个频率分量，每一个频率分量都有相关的幅度和相位，我们把所有这些频率值及其幅度值的称为信号的频谱。信号的波形是时域的表现，信号的频谱是频域的表现，把时域信号以信号的频谱表示称为信号的时域—频域变换，即傅里叶变换。如果我们知道信号的频谱，要观察它的时域波形，只需将每个频率分量变换成它的时域正弦波，再将其全部叠加即可，这个过程称为傅里叶逆变换。
高速信号传输工程化技术问题；USB测试高速信号传输检修

（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。 USB测试高速信号传输检修低速信号和高速信号传输对于信号传输通道有着不同的要求；

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。

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。 高速信号传输相关的三个方面；

2.1.5高速信号传输的界定

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时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，则这种情况下的数字信号就是高速信号。其原因在于：对应某个数字信号，如果其传输线设计不当而在某些位置出现阻抗突变，则信号在此处会发生反射，反射的信号向着与信号传输方向相反的方向传输，若再遇到阻抗突变处，则再次反射，与刚好传到此处的信号S进行叠加，此叠加的信号沿信号传输方向传输，到达信号采集处，影响采集器对S信号的判断。若其可能产生的信号反射叠加在后续的信号上，则会影响后续信号接收的正确性。

高速信号的传输的工程化技术；USB测试高速信号传输检修

高速信号传输技术的内涵 高速信号和处理需要考虑三部分设计；USB测试高速信号传输检修

高速信号传输

串扰分析

由于频率的提高，传输线之间的串扰明显增大，对信号完整性也有很大的影响，可以通过仿真来预测、模拟，并采取措施加以改善。以CMOS信号为例建立仿真模型，如图6所示。在仿真时设置干扰信号的频率为66MHz的方波，扰者设置为零电平输入，通过调整两根线的间距和两线之间平行走线的长度来观察扰者接收端的波形。仿真结果如图7，分别为间距是203.2mm、406。4mm时的波形。

从仿真结果看出，两线间距为406.4mm时，串扰电平为200mV左右，203.2mm时为500mV左右。可见两线之间的间距越小串扰越大，所以在实际高速PCB布线时应尽量拉大传输线间距或在两线之间加地线来隔离。 USB测试高速信号传输检修