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详解影响信号完整性不好的原因

云创硬见 2020-04-30 09:24 次阅读

线电阻的电压降的影响——地电平(0电平)直流引起的低电平提高

图中虚线为提高的情况。提高幅度与IC的功耗大小、IC密度、馈电方式、地线电阻(R) 、馈电的地线总电流有关。 ΔV地= ΔI× ΔR

信号线电阻的电压降的影响

a) IC输出管脚经过印制导线或电缆到另一IC的输入脚,输出低电平电流在印制导线或电缆电阻上引起一个低电平的抬高,其值为ΔVOL=IOL×R 。 见图中的上面一条虚线。

显而易见,低电平的抬高与印制导线电阻值及输出低电平电流有关,如下图所示:

B点的低电平比A点的低电平高

注意:当IC输出脚为低电平时,如果此器件不是驱动器, 而是一般器件,则由于输出低电平电流太大, 远大于器件手册给出的值,输出三极管将退出饱和区,进入工作区,

使输出低电平抬高很多。如下图中上面一条虚线所示:

决定因素:

端接方式

端接电阻大小

输出管饱和深度

输出管β值

b) IC输出管脚经过印制导线或电缆到另一个IC的输入脚,输出高电平电流在印制导线或电缆电阻上引起一个高电平的降低,其值为ΔVOH=IOH× R,见下图中高电平上的下面虚线:

IOH由下列因素决定:端接方式、端接电平、端接电阻大小

R由下列因素决定:线宽、线厚、线长

显而易见,高电平的降低与印制导线或电缆电阻值及输出高电平电流有关,如下图所示:

B点的高电平比A点的高电平要低

注意: IC输出脚为高电平时, 如果此器件不是驱动器,而是一般器件, 则由于输出高电平电流太大,远大于器件手册给出的值时,输出管也会退出饱和区,进入工作区,使输出高电平降低很多。如下图中下面一条虚线所示:

电源线电阻的电压降的影响

IC的电源电压(如+3.3V),如果系统中存在差值,当小于+3.3V时, 输出高电平将产生一个下降值, 如上图中高电平上的虚线所示:

由于系统电源有集中电源和分散的电源模块之分,此差值不同,由于IC功耗的大小、IC密度、馈电方式、电源线的馈电电阻值以及电源电流值,引起一个 ΔVCC (ΔVCC =ΔI×ΔR)

以上原因,使TTL信号波形变得离理想波形很远了。 低电平大为提高了,高电平也大为降低了。 对这些值若不严加控制, 对系统工作的稳定可靠工作是不利的。此外,结温差,即不同功耗的器件的P-N结的温度不同,还会影响高低电平及门槛电平的变化也会影响系统工作。

除上面所说的直流成分之外,更为重要的是系统是以极高频率在工作,也就是说, 系统内的器件、导线有各种频率的, 各种转换速率的信号在动作、传递。 首先是相互之间的信号电磁藕合 (串扰) 和信号在不同特性阻抗传输路径上的反射, 以及电源, 地电平由于IC高频转换引起电流尖峰电平,使TTL信号波形变得更坏。

转换噪声

由于系统工作时, 器件以高频转换, 造成供电系统上有高频率变化的电流尖峰,而供电的电源线路和地线路都可看成是很小的电阻、电感电容元件。电流尖峰值太大, 在它们上面会产生较大的交流尖峰电压,其电源上的尖峰电压基本上会串扰到高电平上,而地电平上的尖峰电压会串扰到低电平上,如下图所示:IC内部同样存在这种尖峰电压。

串扰噪声

由于系统组装越来越密, 印制导线之间的距离越来越近,邻近导线上有高速转换的电平信号。 如正跳变信号跳变的时间tr和负跳变的时间tf都很小,使得导线上已有信号上叠加一个较大的电磁藕合信号(串扰信号)。如下图中较大的尖峰信号。这些信号还包括插头座上的信号针之间的串扰信号以及电缆中信号之间的串扰。

决定因素:tr与tf值、线宽、线间距、(基材)介质的厚度、介质的介电常数、平行线长、重叠线长、插头座信号针地针比、电缆信号线地线比。

反射噪声

如果IC之间的互连线比较长 (复杂系统往往是这样) ,线的特性阻抗又不均匀,或者终端没有匹配,会引起反射,如果始端也不匹配, 则会来回 反射而造成振铃。 如下图所示:

决定因素:特性阻抗、匹配方式、失配大小

终端反射系数、始端反射系数、线长

边沿畸变

如果信号频率升高到一定程度,也就是器件工作频率达到一定的高度极限,而且印制导线又较长或者负载电容较大时, tr ≥tw上升时间等于或大于脉冲宽度,信号畸变到没有高低电平平顶或者远离平顶。如下图所示(实线):

举例“仿真或示波器实测”均可验证。

决定因素:线宽、线长、基材介质厚度、介质介电常数、负载数、工作频率(脉宽)、tr数字信号的变化。讨论了上面七条,可见其畸变不容忽视。如果任其自流,不严加限制,造出来的系统不可能稳定、可靠的工作。

lw

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PEX 8112 x1泳道,13 x 13mm PBGA

ExpressLane™ PEX 8112是一款专为PCI Express-to-PCI Bridge Specification 1.0设计的高性能桥接器,使设计人员能够将传统的PCI总线接口迁移到新的高级串行PCI Express。这款2端口器件配备单通道PCI Express端口和支持传统PCI操作的并行总线段。 PEX 8112能够在正向和反向桥接模式下运行。 PEX 8112采用13 x 13mm 144球PBGA封装。该器件采用无铅FPBGA封装和含铅或无铅PBGA封装。
发表于 07-04 10:31 107次 阅读
PEX 8112 x1泳道,13 x 13mm PBGA

PEX 9712 12通道,5端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。   业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举–使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
发表于 07-04 10:31 32次 阅读
PEX 9712 12通道,5端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

BCM56160 SERIES 企业以太网交换机

为满足与新WiFi接入点更快连接的需求,Hurricane3增加了对2.5GE前面板端口速度和增加堆叠带宽的支持,同时保持其在PHY集成方面的领先地位,CPU和收发器。    功能 与片上千兆PHY的最高集成度,CPU,10GE收发器 支持802.11ac第2波接入点的2.5千兆端口 具有10千兆以太网上行链路和堆叠端口,可扩展性  应用程序 企业局域网交换
发表于 07-04 10:29 128次 阅读
BCM56160 SERIES 企业以太网交换机

PEX 9781 81通道,21端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。   业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举–使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
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PEX 9781 81通道,21端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

PEX 9716 16通道,5端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。   业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举–使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
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PEX 9716 16通道,5端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

PEX 9765 65通道,17端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过ExpressFabric计划和硬件和软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。业界首款ExpressFabric平台可实现基于Gen3 PCI Express的高性能,低延迟,可扩展,经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并允许多个主机使用标准PCIe枚举驻留在单个基于PCIe的网络上 - 这是PCIe设备以前无法提供的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
发表于 07-04 10:18 57次 阅读
PEX 9765 65通道,17端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

PEX 9749 49通道,13端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过ExpressFabric计划和硬件和软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。业界首款ExpressFabric平台可实现基于Gen3 PCI Express的高性能,低延迟,可扩展,经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并允许多个主机使用标准PCIe枚举驻留在单个基于PCIe的网络上 - 这是PCIe设备以前无法提供的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
发表于 07-04 10:18 54次 阅读
PEX 9749 49通道,13端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

PEX 9733 33通道,9端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。   业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举–使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
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PEX 9733 33通道,9端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

HARPOON 采用Xelerated城域以太网应用的24xGbE + 2x10-GbE交换机参考设计

Broadcom的Dune Networks Fabrics FAP20V流量管理器和Xelerated的X11网络处理器共同为高性能城域以太网交换机和支持IPv6的交换机提供了最强大,最具成本效益的解决方案之一/routers.  Harpoon是一种生产就绪设计,基于1U pizzabox格式的价格/性能领先商家设备,用于运营商环境。系统供应商可以选择两种方案:1)直接利用现有的制造和物流安排,并以最少的客户调整(通常是颜色,前面板图形和可能的表格内存大小)订购Harpoon,或者2)使用以下方式设置自己的生产Dune Networks和Xelerated提供完整的制造IP。 功能 专为批量生产而设计,并且系统供应商的产品组合尽可能缩短产品上市时间 完全访问制造IP,允许客户利用Xelerated和Dune Networks建立的现有EMS安排,或使用自己的制造 基于城域以太网的主要关键组件,Dune Networks FAP20V流量管理器和X11网络处理器确保线速性能和运营商级QOS处理 紧凑型1U高度X 390mm深度,适用于运营商环境,具有前后冷却,双冗余电力r和风扇冗余 包括经过验证的城域以太网应用及其用于控制​​平面软件集成的API 应用 运营商和服务提供商服务器(交换机) 数据中心服务器(切换)...
发表于 07-04 10:18 64次 阅读
HARPOON 采用Xelerated城域以太网应用的24xGbE + 2x10-GbE交换机参考设计

PEX 9797 97通道,25端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

Broadcom通过其ExpressFabric计划和硬件与软件平台扩展了PCIe的范围,用作数据中心和云计算的结构。 ExpressFabric可以消除机架内昂贵的桥接设备,例如将本机PCIe转换为以太网并返回PCIe的适配卡。然而,ExpressFabric可与机架内使用的其他标准以及机架到机架的连接无缝协作。   业界首创的ExpressFabric平台可实现高性能,低延迟,可扩展,基于Gen3 PCI Express的经济高效的结构功能。该平台提供了与标准SR-IOV或多功能设备共享I / O的能力,并使用标准PCIe枚举–使多个主机能够驻留在单个基于PCIe的网络上。以前PCIe设备上没有的功能。主机通过类似以太网的DMA进行通信,并使用标准主机,端点和应用软件进行通信。...
发表于 07-04 10:17 98次 阅读
PEX 9797 97通道,25端口,PCI Express Gen3 ExpressFabric平台

BCM52311 BCM52311异构知识处理器

BCM52311基于知识的处理器(KBP)可在大规模数据库上执行高速操作,适用于各种电信应用,包括企业交换机和路由器。它提供网络感知功能,并对路由配置进行实时修改和更新,使其成为数据包分类,策略实施和转发的理想选择。此系列KBP通过高性能解决下一代分类需求;并行决策和改进的条目存储功能。最多八个并行操作允许设备达到每秒十亿次决策(BDPS)的决策速度。嵌入式错误纠正电路(ECC)提高了系统的可测试性和运行可靠性。密钥处理单元(KPU)通过灵活的搜索密钥构建实现高效的界面传输。   此KBP无缝连接到Jericho  BCM88670,Arad Plus BCM88660  Arad  BCM88650。  功能 • KBP表宽度可配置80/160/320/480/640位•关联数据的用户数据数组•最多八次并行搜索  •同时多线程(SMT)操作• NetRoute for Longest Prefix  Match(LPM)• NetACL访问控制列表解决方案•用于智能数据库管理的逻辑表•结果缓冲区,用于灵活路由搜索结果• ECC用户数据和数据库阵列•背景ECC扫描数据库条目 应用程序 • IPv4和IPv6数据...
发表于 07-04 10:09 152次 阅读
BCM52311 BCM52311异构知识处理器

BCM3255 单芯片前端DOCSIS®2.0+ IC高清机顶盒(STB)IC

具有集成通道绑定功能的Broadcom BCM3255机顶盒(STB)芯片结合了多个DOCSIS®通道一起显着提高数据速率。  Broadcom的BCM3255芯片支持高达120兆位/秒(Mb / s)的下行数据速率,支持下一代媒体中心一个全IP网络平台。迁移到基于IP的全部语音,视频和数据内容平台有助于降低网络运营成本,同时使网络能够支持快速高清视频下载,高比特率服务以及其他IP语音和视频服务。 />  功能 三个QAM带内解调器 OOB(带外)解调器,用于支持DSV 178和DVS 167 集成产生的物料清单(BOM)节省降低了整体机顶盒成本 北美和国际市场为全球部署提供单一设计  应用程序 IPTV 机顶盒 ...
发表于 07-04 10:02 43次 阅读
BCM3255 单芯片前端DOCSIS®2.0+ IC高清机顶盒(STB)IC

ALM-31222 1.7 - 2.7GHz 1瓦高线性度放大器

Broadcom’ ALM-31222是一款高线性1瓦功率放大器,具有良好的OIP3性能,在1dB增益压缩点具有极佳的PAE,通过使用 博通&rsquo的;专有的0.25um GaAs增强模式pHEMT工艺。特性 完全匹配,输入和输出 高线性度和P1dB 无条件稳定负载条件 内置可调温度补偿内部偏置电路 GaAs E-pHEMT技术[1] 5V电源 产品规格的均匀性非常好 提供卷带包装选项 MSL-3和无铅 基站应用的高MTTF 应用 用于GSM / PCS / W-CDMA / WiMAX基站的A类驱动放大器 通用增益模块...
发表于 07-04 09:57 79次 阅读
ALM-31222 1.7  -  2.7GHz 1瓦高线性度放大器

ALM-32220 1.7 - 2.7GHz 2瓦高线性度放大器

Broadcom’ ALM-32220是一款高线性度2瓦功率放大器,具有良好的OIP3性能和极佳的PAE,1dB增益压缩点,通过使用Broadcom’专有的0.25um GaAs增强模式pHEMT工艺。特性 完全匹配,输入和输出 高线性度和P1dB 在负载条件下无条件稳定 内置可调温度补偿内部偏置电路 GaAs E-pHEMT技术[1] 5V电源 产品规格均匀性极佳 可提供卷带包装选项 MSL-3和无铅 基站应用的高MTTF 应用 用于GSM / PCS / W-的A类驱动放大器CDMA / WiMAX基站 通用增益块...
发表于 07-04 09:54 162次 阅读
ALM-32220 1.7  -  2.7GHz 2瓦高线性度放大器

BCM3252 具有通道绑定的双通道前端DOCSIS®2.0+机顶盒(STB)IC

Broadcom® BCM3252 T IP视频流水线IC为高端机顶盒(STB)提供集成的前端解决方案。   Broadcom的BCM3252为交互式DOCSIS®提供解决方案; 2.0 +,DSG高清AVC机顶盒。 BCM3252包含一个集成的高性能处理器,用于解决DOCSIS 2.0 +,通道绑定重新排序以及TCP / IP,UPnP和IPv6等网络协议的任务。 BCM3252既是DOCSIS-也是EuroDOCSIS™认证。 功能 机顶盒产品的完整前端解决方案 双QAM带内解调器 用于支持DVS-178和DVS-167的带外(OOB)解调器 支持高达80 Mb / s的IP视频数据速率,允许将来转换为全IP网络 应用程序 机顶盒 IPTV  ...
发表于 07-04 09:52 63次 阅读
BCM3252 具有通道绑定的双通道前端DOCSIS®2.0+机顶盒(STB)IC