高速信號傳輸中差分信號傳輸系統及仿真的分析

代秀云

摘 要：近年來，高速信號傳輸中的信號仿真問題引發了人們的普遍關注。其中，差分信號傳輸系統作為整個系統傳輸的重要組成部分，已成為進一步研究的熱點。由于信號的高傳輸速率和高密度，高速連接器上的信號完整性越來越強，因此有必要對其進行探討。在過去的低速電路中，微帶線和不連續性對信號傳輸沒有影響。但是，若是數據傳輸速度提高到高赫茲，成為一個高速電路，單端信號線將遭到各類噪聲源的影響。相反，高速信號傳輸利用差分信號傳輸體系作為高速數據傳輸線，這可以相對于提高信號完整性并削減電磁干擾。

關鍵詞：高速信號傳輸;差分信號系統;仿真;分析

隨著電子技術和信息技術的快速發展，大規模電路在現代數字傳輸系統中的應用越來越普遍，同時系統中信號傳輸速度不斷提高。隨著系統發展和整合規模的擴大，在高速傳輸速率下出現信號完整性的問題越來越突出。通過靠譜的設計，確保信號在高速傳輸中的完整性更加急切。高速電路信號仿真分析具備獨特的意義，因此對差分信號傳輸系統和高速信號傳輸的仿真具備主要的理論和工程意義。本文旨在為高速信號傳輸提供一些理論研究和方法探索指導。

一、差分信號傳輸系統的應用

差分信號傳輸主要是通過主機卡、高速帶狀電纜和從機卡構成，主機卡則是由金手指柔性帶狀電纜、主側總線接口、單端差分交換模塊和高速帶構成。它包羅著連接高速帶狀電纜的主機卡，一個單端差分轉換模塊，一個信號處理模塊和一個總線接口。對雙向信號來說，在差分傳輸過程當中必須要達到用信號來確定差分信號傳輸方向的目的。到了信號處理模塊這，會及時產生控制信號，以控制差分信號傳輸方向的切換，確保數據流向的準確性，從而使整個總線擴展通信鏈路都能正常工作。差分信號的應用非常廣泛，而且會涉及到多個領域，因此，確保差分信號傳輸系統的傳輸穩定，是當前需要研究和解決的問題。

二、高速信號傳輸的使用現狀

隨著大規模電子通信系統的迅速發展，高速信號傳輸的應用越來越廣泛，對傳輸的要求也越來越高。針對近年來連接器國產化的要求，高速信號傳輸的發展也非常迅速。最近，國內制造商通過引入國外先進標準和技術，對高速信號傳輸中的分差信號傳輸系統的設計和制造進行了大量研究，并試圖達到國際標準。但是由于行業后期，設計經驗不足，加工水平有限，缺乏相關知識產權等因素，目前國內水平普遍較低，仍處于工業發展的初期。此外，大多數由國內制造商生產的均被復制并替換為國外的先進設計，但由于缺乏國內設計過程的經驗，并且由于材料、精度和加工技術的影響，最終結果信號延遲，因此缺乏深入的研究，無法獲得預期的結果。

三、高速信號傳輸中仿真設計的意義及方法

1、高速差分信號仿真的意義

高速差分信號的仿真應用，可以帶來多種傳輸途徑的改變。按照信號調制的道理來講，通過調節比例因子、載波幅度和信號幅度來調整信號幅度，可以清楚地觀察到信號的波形特點，模擬信號的上包括反應了信號的轉變。換句話說，載波振幅的變化包括要發送的信息信號，也稱為幅度調制。振幅頻譜波形框架可以觀察到載波振幅與最高和最低頻率振幅之間的干系。由于消息信號在實際的傳輸系統中是多頻的，頻譜結構比較復雜，傳輸的信號頻譜只包含在較高和較低的頻率中。

仿真結果表明，如果差分傳輸線的T型端接電路太復雜，功耗太大，噪聲容限太小，傳輸線的長度相同，布線變成繞組線，差分傳輸線的特性阻抗突然改變，出現信號。波形不理想。只要差分信號是差分信號，而且信號傳輸線的長度相同，傳統端子拓撲的對稱設計就可以抑制共模信號和差分信號的反射，以及信號傳輸的噪聲容限。為了提高電路質量，采用這種結構的電路易于實現，易于設計和修改參數。

2、高速差分信號仿真的方法

在設計模擬芯片時，可以利用多種模擬類型。而且仿真信號有三個基本元素：直流仿真，TRAN仿真和交流仿真。電路設計者應選擇最適合本身電路類型的仿真方式。使用錯誤類型的仿真不僅會降低效率，而且還會給出錯誤的結果。例如，如果使用SP仿真查看放大器的線性度，則不可能獲得準確的結果。若是對這些仿真類型進行大略的分類，可將其分為時域仿真和頻域仿真。粗略來講，如果一種電路處理的信號平滑、接近正弦信號，則適合于頻域仿真，如LNA、PA、Mixer等;如果這種電路處理的信號有很多圖片，接近方波，則適合用時域的仿真方法。

隨著數字傳輸體系中信號路徑密度和傳輸速率的增長，信號完整性問題逐步成為高速數字傳輸體系設計中的一個重要問題。此中，高速連接器是影響全部高速數字傳輸體系信號完整性的重要因素，而高信號傳輸速度和高通道密度使高速反射，串擾和衰減問題成為可能。連接器更緊張。計劃過程中需要通過相關的信號完整性理論來研究和分析連接器，以提高設計效率和可靠性。

參考文獻

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