第2章　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，都是最基本的设计。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。

②数字电路散热设计是数字电路设计工程师必备的第二项基本技能。一方面，数字集成电路的发展趋势是芯片的高集成度和小体积；另一方面，数字信号处理能力和速度在不断提升，必然带来数字电路功耗和热耗的增大。以上两方面的原因共同导致电路单位面积的热流密度增加。当热流密度增加到一定程度时，自然散热方式已经不能满足电路的散热需要，必须考虑并采取合适的散热措施，才能确保其在一定环境温度下正常工作。

③高速信号传输设计技术是数字电路设计工程师必须掌握的另一项基本技能。该设计技术主要解决高速信号传输问题，即在电路设计开发时采取一定的措施，使所有的电信号在发送、传输和接收过程中具有合乎其各自要求的波形失真度，使得信号接收器能够正确接收信号发送器产生的信号逻辑，也就是大家所说的高速信号传输正确性设计技术。

注意

本书只研究高速信号传输相关内容，不涉及信号时序设计和高速电路散热设计。

高速信号传输正确性需要满足以下三个方面的要求：

●信号发送器和信号接收器二者都正常工作；

●信号传输过程中信号无失真或有可以允许的失真；

●信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰。

若要信号发送器和信号接收器正常工作，只需为它们提供完好的电源供给；若要信号传输过程中无失真或有可以允许的失真，则需要信号传输通道通畅（即后面所讲的传输线的特征阻抗具有相对的一致性）；若信号在传输过程中无干扰或有可以容许的干扰，则需要对信号传输通道提供电磁屏蔽。

以上三个方面的技术分别涉及电源完整性、信号完整性和电磁兼容性技术。

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，就像普通火车和高速火车要求不同等级和质量的铁路、车站和环境一样，高速信号的传输必然要求更高等级和更高质量的信号传输线、供电系统和电磁屏蔽环境，以确保高速信号在发送端、传输路径和接收端的波形失真度方面在可控范围内，从而实现高速信号的正确发送、传输、接收和解码。