他們說時機決定一切。當(dāng)談到數(shù)字系統(tǒng)中的信號完整性時，“他們”并不遙遠(yuǎn)。即使在模擬系統(tǒng)中，普遍的看法是越短越好。兩個學(xué)科都利用跡線長度作為提高性能的一種手段。在數(shù)字方面，我們關(guān)心的是保持大量的信號與時鐘同步，而模擬網(wǎng)絡(luò)使用延遲線有其獨特的原因。

精美復(fù)雜的PCB板設(shè)計。資料來源：Autodesk

讓我們從數(shù)字域開始。我們喜歡想象一個行軍樂隊隨著鼓點的節(jié)拍移動和演奏。大低音鼓發(fā)出低沉的拍子，稱為“一”。一切從一開始。陷阱鼓手添加他們的味道在后面拍和提供填充。這樣，你就得到了一，然后是零。號角演奏者和其他人輪流演奏和休息這兩個事件，以發(fā)揮旋律。你有數(shù)據(jù)了。

鼓芯是樂隊的計時元件。節(jié)奏部分為曲調(diào)打下了一個凹槽。在印刷電路板上，定時工作制當(dāng)然是名稱中帶有“CLK”的一個或多個網(wǎng)絡(luò)。請注意，當(dāng)在示意圖中使用時，CLK是時鐘網(wǎng)絡(luò)的常用符號。這鐘從不報時。與此同時，公交車上的其他成員也有休息的時間。

事實上，時鐘是連續(xù)切換的，而其他時鐘是間歇的，這就是為什么時鐘是噪聲的。開關(guān)速率由控制器芯片或外部振蕩器決定。在晶體周圍收集電容器和/或電阻，以及仔細(xì)的布線，是獲得清晰脈沖的努力的一部分。

圖1.圖片來源：顯示長度匹配方案的內(nèi)部層

當(dāng)我們談?wù)撾p數(shù)據(jù)速率（DDR）時，作用于下拍和后座的不是時鐘而是其他信號。這會讓你覺得那些噪音會是時鐘的兩倍，如果不是所有的休息時間都是這樣的話。我們嚴(yán)格關(guān)注DDR信號從低電壓狀態(tài)到高電壓狀態(tài)的閾值。

請注意，“低”通常意味著零伏，而高可以是1V到5V之間的任何值。相對來說都是低電壓。因為電壓波動越大，噪音就越大。我們喜歡在1.8V電壓下運行晶體，而其他電路則在0V和3.3V之間切換。

一個完整系統(tǒng)的電源樹可能從墻上插座的110/220VAC開始，然后在使用電源電路轉(zhuǎn)換為直流電時降壓。電路可以是用變壓器、電感器、電容器、電阻器和二極管放在電路板上并布線的部件的集合。

變壓器根據(jù)每側(cè)繞組的數(shù)量來降低或增加電壓。電感器和電容器使電流平滑，而電阻器則用來將功率分成各種較小的電壓。最后，二極管保持電流通常朝一個方向流動。電源模塊之所以受歡迎，是因為它們冒著設(shè)計所有這些都要通過UL和FCC法規(guī)的風(fēng)險。保險商實驗室（UL）是一個組織，負(fù)責(zé)證明您的產(chǎn)品不會輕易著火，而聯(lián)邦通信委員會（FCC）則確保它能很好地與其他電子產(chǎn)品配合使用。這兩項都是必要的商業(yè)審批。

移動設(shè)備將使用已經(jīng)是直流電的電池或“墻疣”電源，并將VBAT或VIN分為1.2、1.8、2.5、3.3、5.0和9或12VDC。這一切都取決于成分組合。即使每一個部件都使用相同的電壓電勢，他們也傾向于想要一個獨立的軌道。

低電壓開關(guān)更快，因為它的變化幅度較小。低電壓也更容易受到足夠的噪聲的影響，從而很難判斷信號是代表高還是低的狀態(tài)。當(dāng)整個范圍是一伏時，毫伏加起來很快。就像銅管需要喘息，這樣我們才能聽到木管樂器和長笛的聲音。

圖片來源：單端或差分，跟蹤使用蛇形曲線來滿足時間預(yù)算。

那么，我們在哪里？啊，是的，各種各樣的總線，每種不同類型的母線在許多可能的電壓波動中運行。低電壓信號需要它們的空間，這樣它們就不會被高電壓設(shè)備搞糊涂。

數(shù)據(jù)包沿著線路發(fā)送，然后在傳輸設(shè)備發(fā)送一個由1和0組成的快速流時暫停，這些數(shù)據(jù)流表示已傳輸?shù)淖止?jié)總數(shù)。一個字節(jié)中的位數(shù)和其他框架，如是否有停止位、奇偶校驗和雙工，都是由固件確定的。

通過這種方式，接收器端知道這個帶有字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)突發(fā)，并對接收到的字節(jié)數(shù)進(jìn)行計數(shù)。如果發(fā)送的號碼與收到的號碼相匹配，則接收器將繼續(xù)監(jiān)聽更多的號碼。如果鈥渃赫克蘇姆鈥 不一樣，接受者說，鈥渉老了，把最后一個包裹再寄一次。

丟包是個壞消息，因為它們會減慢系統(tǒng)的速度。即使發(fā)送冗余數(shù)據(jù)不影響實際程序的運行，它仍然會占用時鐘周期。每一個時鐘周期都會消耗一小部分能量，并產(chǎn)生一點噪聲脈沖。不必要的能源使用和噪音的產(chǎn)生使得系統(tǒng)的效率大大降低。適當(dāng)?shù)男盘柖〞r可以降低誤碼率，使整個系統(tǒng)運行得更好。

時間是長度的函數(shù)，但不是嚴(yán)格意義上的。從一片硅片連接處到另一片硅的飛行時間考慮了整個路徑。金或鋁絲鍵有一定的傳播速度?；迳鲜褂玫奶沾刹牧媳萈CB上使用的典型FR4材料產(chǎn)生的延遲更小。信號在外層傳播得更快，甚至在空氣中傳播得更快?？傞L度對你不利，因為軌跡總是有電阻，電容。還有電感。

例如，無線****機可能具有模擬不同長度的吉他電纜的設(shè)置。這個想法是為了補償每英尺導(dǎo)線引起的高頻衰減量。在低音，這并不重要，但一些吉他手認(rèn)為電纜是他們的音調(diào)的一部分。高速數(shù)碼更像是吉他手。

圖2：圖片來源：綁在吉他踏板板的底部，無線接收器有一個可變的低通濾波器，用一根典型長度的電纜來模擬。

信號的高頻部分是數(shù)據(jù)所在的地方。其他具有更高振幅的低頻信號有產(chǎn)生基頻諧波的趨勢。這些雜散信號是那些將鎖定在總線的高頻信號上的信號。這樣一來，一個1兆赫的信號就能摧毀一個2.5千兆赫的信號。當(dāng)有一個軌跡違反阻抗規(guī)則時，光靠間距是不夠的。

真正影響你的不是每秒的周期，而是各種信號的上升和下降時間。邊緣速率是信號完整性的主要關(guān)注點之一。這就是整體設(shè)計的重要性所在。一塊板上有很多不同的信號，其中任何一個都可能受到其他任何信號的影響。返回路徑通常是信號中被忽略的部分。所有輸電線路都有接地。一個設(shè)計拙劣的跟蹤可能會破壞其他所有跟蹤。

最大的問題之一是痕跡在哪里發(fā)生了變化。通孔造成阻抗不匹配。它們造成的痛苦會被粘在外層而被抵消。長時間暴露的痕跡會導(dǎo)致更多的輻射，這從電磁干擾（EMI）的角度來看是有問題的。還記得聯(lián)邦通信委員會嗎？他們不喜歡百代。

再加上一個事實，大多數(shù)公共汽車都有相互交叉的痕跡。使所有軌跡長度匹配得足夠好以滿足設(shè)計約束是最后一道稻草。我們使用過孔，但只使用必要的過孔，這通常意味著在連接的每一端都有一個通孔。

單個字節(jié)通道希望使用相同的路由層，以便所有信號完整性問題都得到均衡。去掉變量使定時和阻抗計算更簡單。長度匹配從使長帳篷桿盡可能短開始。然后，可以調(diào)整時鐘，使最長的跟蹤符合要求。在那之后，將有其他的痕跡，必須延長到最小，以滿足時鐘減去計時預(yù)算。同步信號一起播放效果更好。

模擬更關(guān)心頻率。想象一下長號的滑動或喇叭每個閥門上的管道長度。每個長度的共振頻率提供不同的音符。模擬電路中的延遲線有助于使波形與系統(tǒng)其他部分協(xié)調(diào)一致。我們關(guān)心的是信號的音調(diào)，而不是它是開還是關(guān)的二進(jìn)制問題。

放大器可能需要一點預(yù)失真，以補償其環(huán)境。為了知道什么會有幫助，對信號進(jìn)行采樣和評估。主射頻信號需要等待校正技術(shù)，以便計算和插入重點。有很多方法可以做到這一點，但他們通常只需要一點點蛇形，以保持一切同步，然后到天線。

圖片來源：這個軌跡配置有一個非常相似的幻燈片長號。目的很相似。

一種方法使用硬件中設(shè)置的可變延遲量。一對傳輸線并排運行時，可以在這兩條線路上放置一個電阻或電容器，使電路在最佳的空間/時間內(nèi)完成。技術(shù)人員會在不同的地點縮短這兩個痕跡，直到他們找到最佳位置。然后，他們會焊接跨接導(dǎo)線，并切斷剩余的短管。

當(dāng)然，很多這一切都是通過數(shù)字信號處理完成的。芯片、電路板和軟件的組合將用于校正信號以獲得最佳性能。延遲線是許多PCB設(shè)計 .

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