高速信号传输中差分信号传输系统及仿真的分析

代秀云

摘 要：近年來，高速信号传输中的信号仿真问题引发了人们的普遍关注。其中，差分信号传输系统作为整个系统传输的重要组成部分，已成为进一步研究的热点。由于信号的高传输速率和高密度，高速连接器上的信号完整性越来越强，因此有必要对其进行探讨。在过去的低速电路中，微带线和不连续性对信号传输没有影响。但是，若是数据传输速度提高到高赫兹，成为一个高速电路，单端信号线将遭到各类噪声源的影响。相反，高速信号传输利用差分信号传输体系作为高速数据传输线，这可以相对于提高信号完整性并削减电磁干扰。

关键词：高速信号传输;差分信号系统;仿真;分析

随着电子技术和信息技术的快速发展，大规模电路在现代数字传输系统中的应用越来越普遍，同时系统中信号传输速度不断提高。随着系统发展和整合规模的扩大，在高速传输速率下出现信号完整性的问题越来越突出。通过靠谱的设计，确保信号在高速传输中的完整性更加急切。高速电路信号仿真分析具备独特的意义，因此对差分信号传输系统和高速信号传输的仿真具备主要的理论和工程意义。本文旨在为高速信号传输提供一些理论研究和方法探索指导。

一、差分信号传输系统的应用

差分信号传输主要是通过主机卡、高速带状电缆和从机卡构成，主机卡则是由金手指柔性带状电缆、主侧总线接口、单端差分交换模块和高速带构成。它包罗着连接高速带状电缆的主机卡，一个单端差分转换模块，一个信号处理模块和一个总线接口。对双向信号来说，在差分传输过程当中必须要达到用信号来确定差分信号传输方向的目的。到了信号处理模块这，会及时产生控制信号，以控制差分信号传输方向的切换，确保数据流向的准确性，从而使整个总线扩展通信链路都能正常工作。差分信号的应用非常广泛，而且会涉及到多个领域，因此，确保差分信号传输系统的传输稳定，是当前需要研究和解决的问题。

二、高速信号传输的使用现状

随着大规模电子通信系统的迅速发展，高速信号传输的应用越来越广泛，对传输的要求也越来越高。针对近年来连接器国产化的要求，高速信号传输的发展也非常迅速。最近，国内制造商通过引入国外先进标准和技术，对高速信号传输中的分差信号传输系统的设计和制造进行了大量研究，并试图达到国际标准。但是由于行业后期，设计经验不足，加工水平有限，缺乏相关知识产权等因素，目前国内水平普遍较低，仍处于工业发展的初期。此外，大多数由国内制造商生产的均被复制并替换为国外的先进设计，但由于缺乏国内设计过程的经验，并且由于材料、精度和加工技术的影响，最终结果信号延迟，因此缺乏深入的研究，无法获得预期的结果。

三、高速信号传输中仿真设计的意义及方法

1、高速差分信号仿真的意义

高速差分信号的仿真应用，可以带来多种传输途径的改变。按照信号调制的道理来讲，通过调节比例因子、载波幅度和信号幅度来调整信号幅度，可以清楚地观察到信号的波形特点，模拟信号的上包括反应了信号的转变。换句话说，载波振幅的变化包括要发送的信息信号，也称为幅度调制。振幅频谱波形框架可以观察到载波振幅与最高和最低频率振幅之间的干系。由于消息信号在实际的传输系统中是多频的，频谱结构比较复杂，传输的信号频谱只包含在较高和较低的频率中。

仿真结果表明，如果差分传输线的T型端接电路太复杂，功耗太大，噪声容限太小，传输线的长度相同，布线变成绕组线，差分传输线的特性阻抗突然改变，出现信号。波形不理想。只要差分信号是差分信号，而且信号传输线的长度相同，传统端子拓扑的对称设计就可以抑制共模信号和差分信号的反射，以及信号传输的噪声容限。为了提高电路质量，采用这种结构的电路易于实现，易于设计和修改参数。

2、高速差分信号仿真的方法

在设计模拟芯片时，可以利用多种模拟类型。而且仿真信号有三个基本元素：直流仿真，TRAN仿真和交流仿真。电路设计者应选择最适合本身电路类型的仿真方式。使用错误类型的仿真不仅会降低效率，而且还会给出错误的结果。例如，如果使用SP仿真查看放大器的线性度，则不可能获得准确的结果。若是对这些仿真类型进行大略的分类，可将其分为时域仿真和频域仿真。粗略来讲，如果一种电路处理的信号平滑、接近正弦信号，则适合于频域仿真，如LNA、PA、Mixer等;如果这种电路处理的信号有很多图片，接近方波，则适合用时域的仿真方法。

随着数字传输体系中信号路径密度和传输速率的增长，信号完整性问题逐步成为高速数字传输体系设计中的一个重要问题。此中，高速连接器是影响全部高速数字传输体系信号完整性的重要因素，而高信号传输速度和高通道密度使高速反射，串扰和衰减问题成为可能。连接器更紧张。计划过程中需要通过相关的信号完整性理论来研究和分析连接器，以提高设计效率和可靠性。

参考文献

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[2]周润景，景晓松，刘宏飞.MentorWG高速电路板设计.北京：电子工业出版社，2006.