數(shù)字系統(tǒng)信號完整性相關(guān)的見解和原因、特點、影響和解決方案資料

　　信號完整性描述

　　根據(jù)定義，“完整性”是指“完整和無損害的”。 同樣，一個具有良好的完整性的數(shù)字信號有干凈、快速的上升沿；穩(wěn)定和有效的邏輯電平；準(zhǔn)確的時間位置和沒有任何的瞬態(tài)跳變。

　　對于系統(tǒng)開發(fā)者而言，不斷發(fā)展的技術(shù)，使得系統(tǒng)開發(fā)、生產(chǎn)和維護完整、無損害信號的數(shù)字系統(tǒng)越來越困難。

　　本文的目的是提供引一些有關(guān)在數(shù)字系統(tǒng)信號完整性相關(guān)的見解，并說明其原因，特點，影響和解決方案。

　　數(shù)字技術(shù)和信息時代

　　二十多年前出現(xiàn)的個人電腦和蜂窩電話技術(shù)，已經(jīng)從技術(shù)創(chuàng)新逐漸演變?yōu)樯畋匦杵贰τ谒麄?，總的發(fā)展趨勢保持不變：要求更多的功能和服務(wù)，需要更多的帶寬。第一代個人電腦，用戶會為建立一個簡單的電子表格而感到振奮。但到了現(xiàn)在，他們的需求詳細(xì)的圖形、高品質(zhì)的音頻，以及快速的流視頻。此外，手機也不再僅僅只是滿足人們的交談需求。

　　我們周圍的世界現(xiàn)在越來越多的依賴于信息快速、可靠的傳遞。術(shù)語“信息時代”是用來形容這個新的相互交織、相互依存，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的時代。

　　半導(dǎo)體技術(shù)上持續(xù)的突破，已經(jīng)在PC總線架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字無線通信得到廣泛的應(yīng)用。在個人電腦，特別是在服務(wù)器處理器的速度已經(jīng)升級到 GHz 的范圍內(nèi)，同時內(nèi)存的吞吐量和內(nèi)部總線速度也隨之上升。

　　高速的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)支持更為強大的計算機應(yīng)用，如 3D 游戲和電腦輔助設(shè)計程序。先進的三維圖像需要大量的數(shù)據(jù)在 CPU、內(nèi)存、顯卡中進行傳輸。

　　計算機技術(shù)只是帶寬信息時代的一個方面的。數(shù)字通信設(shè)備設(shè)計工程師（尤其是那些大力發(fā)展固網(wǎng)和移動網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施）正逐步采用 40 G 的光、電數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。與此同時，在數(shù)字高清視頻技術(shù)領(lǐng)域，正在設(shè)計下一代傳輸高清晰、互動視頻的設(shè)備。

　　眾多技術(shù)正在推動數(shù)據(jù)傳輸率進步。新興的串行總線正在打破并行總線構(gòu)架的瓶頸。在一些情況下，故意增加系統(tǒng)時鐘抖動以減少意外輻射。更小、更密集的電路板，采用球柵陣列封裝和埋孔設(shè)計，這些都已成為IC芯片供應(yīng)商尋求最大限度地提高密度并盡量減少路徑長度新的方式。

　　逐漸增長的帶寬為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)

　　今天的數(shù)字帶寬的“競賽”需要有創(chuàng)新思維?，F(xiàn)在的總線周期比20年前要快一千多倍。曾經(jīng)在毫秒時間內(nèi)發(fā)生的數(shù)據(jù)交互，現(xiàn)在要以納秒來衡量。為了實現(xiàn)這一改進，信號邊沿的速度比以往任何時候要快 100 倍以上。

　　然而，電路板的技術(shù)由于某些物理現(xiàn)實的限制，未能跟上信號帶寬的發(fā)展。芯片見得傳輸時間大致沒有發(fā)生變化。雖然幾何尺寸縮小，電路板仍需要足夠的空間容納 IC 器件，連接器，無源元件，當(dāng)然，還有總線本身。空間意味著距離，距離意味著延遲-這就是高速信號的最重要的挑戰(zhàn)之一。