高速信号端接技术

高速信号端接技术

高速信号:通常我们定义，一个信号边沿的上升时间如果小于等于4~6 倍的信号传输延时，则认为该信号是高速信号，对该信号的分析要引入传输线理论，而该信号的设计也要考虑信号完整性问题。如对于一个10MHz 的信号，假设其边沿的上升时间为1ns，而常见的FR- 4 基材的PCB 的表层走线的传输速度为180ps/inch。可以推算，如果该信号从源端到宿端的走线长度超过了28000mil，就必须作为高速信号对待了。

阻抗不匹配可能带来的问题

阻抗不匹配可能引起很多信号质量问题，最常见的包括过冲、振荡、台阶、回沟等。这些信号质量问题可能会给电路的可靠工作埋下隐患甚至导致系统完全失效。

（1）过冲

过冲多是由于驱动太强或匹配不足而导致，过冲的幅度如果超过了芯片允许的最大输入电压，则会对芯片造成损伤，导致器件寿命大大降低。

（2）振荡

振荡多是由于传输线上电感量太大或阻抗不匹配而引起多次反射造成的。如果振荡的幅度太大同样会对器件寿命造成损伤，同时，振荡会使系统的EMC 性能劣化。另外，如果振荡的幅度超过了信号的判决电平，则会造成错误判决。

（3）台阶

产生台阶的可能原因是匹配电阻过大，台阶如果出现在阈值电平附近可能会导致错误判决。

（4）回沟

产生回沟的原因可能是匹配电阻过大或串扰。回沟也会导致错误判决，而且，如果时钟信号在阈值电平附近出现回沟，则可能导致时序电路两次触发。

阻抗匹配端接策略

（1）使负载阻抗与传输线阻抗匹配，即并行端接；

（2）使源阻抗与传输线阻抗匹配，即串行端接。

如果负载反射系数或源反射系数二者任一为零，反射将被消除.一般应采用并行端接,因其是在信号能量反射回源端之前在负载端消除反射,这样可以减少噪声、电磁干扰以及射频干扰。但是串行端接比较简单，应用也很广泛。

并行端接

并行端接主要是在尽量靠近负载端的位置加上拉或下拉阻抗以实现终端的阻抗匹配，根据不同的应用环境，并行端接又可分为以下几种类型：

①简单的并行端接

②戴维宁（Thevenin）并行端接

③主动并行端接

④并行AC 端接

⑤二极管并行端接

串行端接

串行端接是通过在尽量靠近源端的位置串行插入一个电阻（典型阻值10Ω到75Ω）到传输线中来实现的。串行端接是匹配信号源的阻抗，所插入的串行电阻阻值加上驱动源的输出阻抗应大于等于传输线阻抗（轻微过阻尼）。这种策略通过使源端反射系数为零从而抑制从负载反射回来的信号（负载端输入高阻，不吸收能量）再从源端反射回负载端。

阻抗匹配消除反射的端接方案

阻抗匹配一般有5种方法。

1. 源端串联匹配。

2.终端并联匹配

3.戴维南匹配

4.RC网络匹配

5.二极管匹配

1源端串联匹配。一般在源端使用，R=Z0（传输线的特性阻抗）-R0(源阻抗）

1优点：降低过冲，增强信号完整性。产生更小EMI

1缺点：当TTL,CMOS器件出现在相同网络时，串联匹配不

是最佳选择。

1当一点对多点时此方法不宜使用，因为在走线路径的中间

电压只有源端的一半。

2终端并联匹配：此电阻值必须等于传输线所要求的电阻值。电阻的一端接信号，一端接地。简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路，因为他们无法提供强大的输出电流。

优点：可用于一点对多点的分布负载，并且完全吸收传输波以消除反射。当分布负载用于走线路径终端时，并联短接匹配对总线非常合适。

缺点：额外增加电路功耗，降低噪声融限。在移动手持设备中很少使用。戴维南网络匹配：一个电阻上拉，一个电阻下拉。通常采用220/330,戴维南等效阻抗必须等于走线的特性阻抗。对于大多数设计R1>R2,否则TTL/COMS电路将无法工作。

优点：完全吸收发送波，消除反射。

缺点：增加功耗，降低融限。

RC网络匹配：电阻与电容相连，电阻另一端接信号，电容另一端接地。电阻应等于走线特性阻抗。对差分信号只需三个原件，两个电阻一个电容。

优点：可在分布负载中应用，完全吸收传输波，消除反射，有很低的直

流功率损耗

缺点：使得告诉信号的速率变低，另外RC的时间常数会导致电路中存在反射。因此对高频，快速上升的信号应该多加考虑。

二极管网络：一般很少采用。这里不再多说。

在高速电路设计中，传输线上的信号传输与布线长度、传输介质特性、信号工作频率及驱动电流有关，这些参数直接影响着传输线的阻抗。减小和消除反射的方法是根据传输线的特性阻抗在其发送端或接收端进行终端阻抗匹配，从而使源反射系数或负载反射系数为零。

传输线的端接通常采用以下两种策略：

(1).使负载阻抗与传输线阻抗匹配，即RL＝zo。通常传输线的阻抗(几十欧姆)要远远小于器件的输入阻抗(几万欧姆)，因此如果要使接收端的输入阻抗等于传输线阻抗，只能采用负载端的并行端接。

(2).使源阻抗与传输线阻抗匹配，即Rs＝Zo。为了能够提供大的驱动能力，源端即驱动端的输出阻抗通常都比较小(十几欧姆)，一般会小于传输线阻抗。因此要使源端的阻抗与传输线阻抗相等，只能采用串行端接。

也就是说，如果负载反射系数或源反射系数二者任一为零，都将消除反射。从系统设计的角度来看，应首先选择并行端接方案，因为这种

方案在信号能量反射回源端之前已经在负载端消除了反射，即使PL＝0。由于消除了第1次反射，所以可以减小噪声、电磁干扰(EMI)及射频干扰(RFI)。而串行端接技术则是在源端消除由负载端反射回来的信号，即使PL＝0和PL＝1(负载端不加任何匹配)，消除了二次反射。在发生电平转移时，源端会出现持续时间为2Td(Td为信号源端到终端的传输延时)的半波波形。不过由于串行端接技术实现起来简单方便，所以在许多应用中也被广泛使用。两种端接策略各有优缺点，以下简要介绍这两类端接方案。

高速数字信号的信号完整性分析

科研训练 设计题目：高速数字信号的信号完整性分析专业班级：科技0701 姓名：张忠凯 班内序号：18 指导教师：梁猛 地点：三号实验楼236 时间：2010.9.14~2010.11. 16 电子科学与技术教研室

摘要： 在高速数字系统设计中，信号完整性（SI）问题非常重要的问题，如高时钟频率和快速边沿设计。本文提出了影响信号完整性的因素,并提出了解决电路板中信号完整性问题的方法。 关键词：高速数字电路；信号完整性；信号反射；串扰 引言： 随着电子行业的发展，高速设计在整个电子设计领域所占的比例越来越大，100 MHz 以上的系统已随处可见，采用CS(线焊芯片级BGA)、FG(线焊脚距密集化BGA)、FF(倒装芯片小间距BGA)、BF(倒装芯片BGA)、BG(标准BGA)等各种BGA封装的器件大量涌现，这些体积小、引脚数已达数百甚至上千的封装形式已越来越多地应用到各类高速、超高速电子系统中。 从IC芯片的封装来看，芯片体积越来越小、引脚数越来越多；这就带来了一个问题，即电子设计的体积减小导致电路的布局布线密度变大，同时信号的上升沿触发速度还在提高，从而使得如何处理高速信号问题成为限制设计水平的关键因素。随着电子系统中逻辑复杂度和时钟频率的迅速提高，信号边沿不断变陡，印刷电路板的线迹互连和板层特性对系统电气性能的影响也越发重要。对于低频设计，线迹互连和板层的影响可以不考虑，但当频率超过50 MHz时，互连关系必须考虑，而在评定系统性能时还必须考虑印刷电路板板材的电参数。因此，高速系统的设计必须面对互连延迟引起的时序问题以及串扰、传输线效应等信号完整性问题。 1．信号完整性的概念： 信号完整性是指信号未受到损伤的一种状态，良好的信号完整性是指在需要时信号仍然能以正确的时序和电压电平值做出响应。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同引起的。 2．信号完整性问题的分析： 高速不是就频率的高低来说的，而是由信号的边沿速度决定的，一般认为上升时间小于4倍信号传输延迟时可视为高速信号。信号完整性问题的起因是由于不断缩小的上升和下降时间。假如信号的上升沿和下降沿变化比较缓慢，则电路结构和元器件所造成的影响不大，可以忽略。 当信号的上升沿和下降沿变化加快时，整个电路则会转化为传输线问题，即电路的延迟、反射等问题；当电路中有大的电流涌动时会引起地弹,如大量芯片的输出同时开启时,将有一个较大的瞬态电流在芯片与板的电源平面流过,芯片封装与电源平面的电感和电阻会引发电源噪声,这样会在真正的地平面( 0 V)上产生电压的波动和变化,犹如从地面弹回电路的信号一样；通常表现为在一根信号线上有信号通过时,在上与之

浅谈铁路通信信号一体化技术 赵永旺

浅谈铁路通信信号一体化技术赵永旺 发表时间：2019-07-24T15:51:34.720Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：赵永旺 [导读] 摘要：随着计算机及网络技术的快速进步，推动了信号系统的发展，在发展的过程中，通信系统、信号系统以及信息化系统之间逐渐的实现了融合及组合，向着数字化、智能化的方向发展，而这也是铁路通信信号系统发展的趋势。 赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇查布嘎电务工区内蒙古赤峰市 025550 摘要：随着计算机及网络技术的快速进步，推动了信号系统的发展，在发展的过程中，通信系统、信号系统以及信息化系统之间逐渐的实现了融合及组合，向着数字化、智能化的方向发展，而这也是铁路通信信号系统发展的趋势。在本文中，介绍了当前通信信号设备的现状，接着阐述了通信信号一体化系统结构及关键技术。 关键词：铁路通信信号；一体化技术；发展 一、通信信号设备现状 （一）机车信号与超速防护（ATP） 第一，轨道电路制式多。在当前的铁路通信系统中，通信的制式比较多，而且所采用的轨道电路制式也比较多，这种状态导致在传输信号时十分的混乱。第二，站内轨道电路电码化困难。站内电码化是一个过程，需要逐步的进行完善，不过在最初进行设计时，存在着许多的问题，比如兼容性差、协调性弱等。第三，站内干扰严重，站内轨道电路在工作时，经常会受到同频干扰、外界干扰等不同的干扰，从而导致电路经常问题。 （二）调度集中 目前，我国的铁路行业进行调度时，采用的方式为集中调度，这是一种传统的调度方式，效果并不理想，而且随着铁路现代化、信息化的发展，集中调度的方式已经不能满足铁路快速发展的需求。 （三）无线列调 第一，技术落后，在进行通信时利用模拟单信道，通信质量比较差，而且受到的干扰非常的严重；第二，能力饱和，我国现有的无线列调能力已经达到了饱和，因而无线列调就没有能力再进行列车控制、移动通信等业务；第三，效率低下，在专用系统中，各个部门在工作时，都是独立开展的，缺乏有效地沟通及联系性。 二、现代铁路信号 1949年后，60年来，随着我国铁路事业翻天覆地的变化，中国铁路信号也已经从零发展成为世界铁路信号的强国。今天的现代铁路信号系统，已经成为计算机、现代通信和控制技术在铁路运输生产过程中的具体应用，铁路信号的功能也从传统的保障铁路运输安全的“眼睛”，扩展为保证行车安全、实现集中统一指挥、提高运输效率、改善劳动条件和提升运营管理水平。现代信号技术已成为实现列车有效控制、提高铁路区间通过能力和编组能力、向运输组织人员提供实时信息的必备手段，是铁路的“中枢神经”，是铁路列车提速与发展高速铁路的关键技术之一。 三、通信信号一体化的优势及其系统结构 3.1通信信号一体化的优势 与传统的轨道电路传送信号相比，通信信号一体化具有五大优势：第一，传输可靠性高，传统的轨道电路在传输信号时，传输者只管发送，接受者是否接到信号无法得知，而实现了一体化之后，有效的实现了双向通信，从而保证了信号传输的可靠性；第二，运输效率高，通信信号一体化采用的通信方式为无线通信，这样一来，在传送信号时，实现了移动自动闭塞，使运输效率得到了有效的提高，武县城在设备系统接收信息具有较高的实时性与准确性；第三，传输信息量大，传统的轨道电路在传输信号时，载体是铁轨，这种方式虽能传输的信息量比较小，随着列车速度与目的的不断增加，列车控制信号不断增加，而实现通信信号一体化之后，由于是无线通信，所能传输的信息量大增；第四，降低工程投资和生存期成本，信息传输的方式发生了改变之后，所需要进行的工程投资也相对减少，信息传输不再依赖轨道电路，设备主要集中在室内与机车上，从而实现了投资的降低与故障面的减少；第五，具体有通用性和灵活性，在系统中，只需要保持原有的设备就可以实现双向运行，这样有效的保证了系统的性能和安全，由于系统中采用的是通用组件，所有未来相互独立的子系统升级或者换代时不会对列产的控制产生影响。 3.2通信信号一体化的系统结构及关键技术 从广义上来说，信号系统主要包含四层，从高到低的顺序分别为：第一层，局（部）调度中心，该层的主要作用是进行宏观决策；第二层为分局（局）调度中心，在该层中，包含着许多的结构，主要有调度集中、电力调度、机车调度、车辆调度、设备维修中心；第三层为安全控制设备，主要的作用就是保证安全，车站联锁、道口安全控制等都设置在该层；第四层为最低层，现场的信号机、机车信号等都归属于该层。 四、我国铁路通信、信号系统的发展方向 随着我国高速铁路的跨越式发展，铁路通信信号作为高铁核心技术的重要组成部分，也迎来了高速发展的黄金时期。目前，我国铁路通信信号技术已经迈上了新的台阶，尤其是通过引进吸收国外先进技术、我国已研发出了CTCS、TDCS、等一大批有自主核心技术的铁路通信、信号控制系统，在利用计算机、控制技术方面取得了长足的进步。中国高速铁路的发展需求决定了铁路通信信号的发展方向，不仅对行车安全保障有了更高的标准，还要求通信信号技术能够实现高速铁路站间接发车作业和区间运行的自动化，提高通过速度与列车密度，大大增强高铁运营效率。 4.1铁路通信的发展方向 （1）大力发展GSM-R技术 目前我国铁路对GSM-R技术应用的还不够充分，如有的线路利用GSM-R技术参与列车运行控制，而有的线路仅将其作为一种进行数据传输的移动通信手段。今后我国应重点围绕客运专线建设，做好对GSM-R移动通信核心网的整体布局规划并加大沿线无线网络的建设，全面推进高速铁路无线通信设备的技术进步。 （2）建设综合视频监控技术平台 为满足安全监控需要，需要建设综合视频监控技术平台，主要应用在几点：对铁路重点线路设备的监控；对客运车站重点区域的监

高速数字电路设计方案

高速数字电路设计方案高速数字设计 高速数字电路设计跟低速数字电路设计不同的是：他强调组成电路的无源部件对电路的影响。这些无源器件包括导线、电路板和组成数字产品的集成电路。在低速设计中，这些部件单纯 的只是电路的一部分，根本不用多做考虑，可是在高速设计中，这些部件对电路的性能有着直接的影响。 高速电路设计研究的主要内容是以下几个方面： 1、无源电路单元是如何影响信号传输的(振铃和反射)。 2、信号间的相互影响(串扰)。 3、与周围环境间如何影响(电磁干扰)。 我们在下面的几个小节里面首先介绍一下频率、时间和距离相互之间的一些关系。

1.1 频率和时间 在低频电路里面，我们可以随便直接使用一个导线把两个电路连接起来，但是在高频电路中我们不能这样做，我们只能使用一个宽一些并且是平整的物体才可以把两个电路短接起来。这是因为在低频电路中没有什么影响的导线，到了高频电路中，就变成了一个电感。这是一个普遍的现象吗?难道真的是一个电路不能在可变化的频率范围内工作?电路的参数真是对频率敏感的吗?

是的。如果我们给一个电路画出以频率为底的对数曲线，没有一个电路参数能够在频率增加10倍或者20倍以后保持不变的。因此必须考虑每个电参数的有效频率范围。 我们先来研究一下在频率很低(周期很长)的电路中的电路 特性，然后我们再来研究在高频时电路会有什么变化。 如果一个正弦波的频率是10-12 HZ，也就是说他完成一个周期需要30000年。这样的一个波形在TTL电平里每天的变化不会超过1微伏，这样的频率确实太低了，不过他还没有等于0。 这个时候我们用示波器来观察这个波形，实际上我们观察不到任何变化，因为它的周期太长了，要等到他变化完成一个周期，设备都已经风化了。 相反我们再来考虑一下如果频率是10+12 又会如何?这时候，参数变化太大了，本来在低频时候是0.01欧姆的电阻，当频率到了1GHZ 时，由于趋肤效应，变成了1欧姆，不但如此，还增加了一个50欧姆的感抗。 频率到底在多高的范围内会对高速电路设计造成影响?图1.1是一个随机数字脉冲与它的频谱 重要部分的关系图，回答了这个问题。

铁路信号技术及其发展应用

铁路信号技术及其发展应用 当前，对于铁路信号技术人们有不同的理解。有人仅将铁路信号技术解读为为了保证铁路运输过程的安全和设备；有人则将铁路信息技术解读为向行车人标示下达行车条件的命令；还有些人则把铁路信号技术解读为铁路信号就是铁路上一系列如连锁、闭塞设备、信号显示等设备的总称。 从十八世纪二十年代开始，世界上的第一列列车在英国开始运行，当时选择的方法是人工持信号旗骑马在前方引导列车前进的方式。之后一百多年里，铁路技术发生了翻天覆地的变化。中国铁路于十九世纪初期初次在大连---长春线路间开始装设壁板信号机。十九世纪二十年代，色灯信号机第一次投入使用。后来在中华人民共和国成立后，铁路信号技术终于开始了飞速发展。五十年代，在京广线的衡阳车站装设了中国自己设计、自己制造、自己施工的进路继电式集中连锁，此后在全国的铁路线上相继装设了半自动闭塞、自动闭塞、车站电气集中联锁和调度监督等设备，并建成机械化和半机械化驼峰调车场。此外，在北京的地下铁道上还成功地装设了行车自动指挥和列车自动控制系统。 在这一百多年，形成了今天的现代铁路信息系统。它是计算机、现代通信和控制技术三方面在铁路运输过程中的具体应用，在铁路运输的生产过程中，隶属信息与控制学科范畴。它为铁路列车提供了基本的安全保障，这些措施都是建立在以人为主体的基础上的安全保障体系。 一、铁路信息技术的发展历史 在党的十六大胜利闭幕之后，铁道部提出了铁路建设跨越式展规划，即要建设一个发达完善的现代化铁路网，以去适应国民经济发展背景下的总体要求。通过铁路运输的实践，即便是铁路路线、列车、桥梁等设备完好的情况下，也会发生列车冲突和颠覆之类的重大事故。

FPΣ高速脉冲输出功能上

脉冲输出功能 本章节是对有关FP∑输出功能作了介绍 6.4.1 脉冲输出功能的概述 用到的指令和控制器 ●利用FP∑的脉冲输出功能，可以控制脉冲串输入形式的电机驱动器，来实现定位控制。 ●专用指令F171（SPDH）能够根据设置的初始速度、最大速度、加/减速时间以及目标值，自动 输出所要求的脉冲，实现梯形升降速的定位控制。 ●专用指令F171（SPDH）还能实现自动回原点功能。 ●专用指令F172（PLSH），可以实现点动（JOG）的脉冲输出。目标值也可以被设置，以便脉冲 输出能在目标值匹配时停下来。 ●专用指令F174（PL0H），能实现脉冲输出和数据表一致，以便定位控制依照数据表来工作。●专用指令F175（SPSH），能实现线性插补控制。通过指定合成速度，加/减速时间以及目标值， 这条指令使用线性插补控制实现脉冲输出。 ●专用指令F176（SPCH），能实现圆弧插补控制。用户可以从两种形成圆弧的方法中选择其一。 一种是指定经过的位置，另一种是指定一个圆心位置。通过指定不同的参数，脉冲使用圆弧插补实现输出。 注意： 直线插补控制指令F175（SPSH）和圆弧插补控制指令F176（SPCH）只能和C32T2控制单元配合使用。 设置系统寄存器 当使用脉冲输出功能时，应将相应通道的系统寄存器和设置为“不使用高速计数器”。

6.4.2 几种脉冲输出方式 正/反向脉冲 输出方式 在这种方法中，控制器使用双向脉冲工作，一个为正向旋转脉冲， 另一个为反向旋转脉冲 图84：FP ∑脉冲输出功能—CW/CCW 输出方式 脉冲+方向 输出方式（正向：关/反向：开） 在这种方法中，控制器使用一个脉冲输出指定速度，用开/关信号指定旋转 方向。在这种模式下，当旋转方向信号为“关”的时候正向脉冲工作。 图85：FP ∑脉冲输出—脉冲+方向输出方式1 脉冲+方向 在这种方法中，控制器使用一个脉冲输出指定速度，用开/关信号指定旋转方向。在这种模式下，当旋转方向信号为“开”的时候正向脉冲工作。 图86：FP ∑脉冲输出—脉冲+方向输出方式2

SATA高速差分信号设计规则

PCB设计挑战和建议作为PC、服务器和消费电子产品中重要的硬盘驱动器接口，串行ATA(SATA)发展迅猛并日益盛行。随着基于磁盘的存储在所有电子市场领域中变得越来越重要，系统设计工程师需要知道采用第一代SATA(1.5Gbps)和第二代SATA(3.0Gbps)协议的产品设计中的独特挑战。此外，系统设计工程师还需要了解新的SATA特性，以使其用途更广，功能更强，而不仅仅是简单地代替并行ATA。充分利用这些新特性并克服设计中存在的障碍，对成功推出采用SATA接口的产品非常关键。 日趋复杂的PCB布局布线设计对保证高速信号(如SATA)的正常工作至关重要。由于第一代和第二代SATA的速度分别高达1.5Gbps和3.0Gbps，因此铜箔蚀刻线布局的微小改动都会对电路性能造成很大的影响。SATA信号的上升时间约为100ps，如此快的上升时间，再加上有限的电信号传输速度，所以即使很短的走线也必须当成传输线来对待，因为这些走线上有很大部分的上升(或下降)电压。 高频效应处理不好，将会导致PCB无法工作或者工作起来时好时坏。为保证采用FR4 PCB板的SATA设计正常工作，必须遵守下面列出的FR4 PCB布局布线规则。这些规则可分为两大类：设计使用差分信号和避免阻抗不匹配。 高速差分信号设计规则包括： 1.SATA是高速差分信号，一个SATA连接包含一个发送信号对和一个接收 信号对，这些差分信号的走线长度差别应小于5mil。使差分对的走线长度保持一致非常重要，不匹配的走线长度会减小信令之间的差值，增加误码率，而且还会产生共模噪声，从而增加EMI辐射。差分信号线对应该 在电路板表层并排走线(微带线)，如果差分信号线对必须在不同的层走 线，那么过孔两侧的走线长度必须保持一致。 2.差分信号线对的走线不能太靠近，建议走线间距是走线相对于参考平面高 度的6至10倍(最好是10倍)。 3.为减少EMI，差分对的走线间距不要超过150mil。 4.SATA差分对的差分阻抗必须为100欧姆。 5.为减少串扰，同一层其它信号与差分信号线对之间的间距至少为走线相对 于参考平面高度的10至15倍。 6.在千兆位传输速度的差分信号上不要使用测试点。 避免阻抗不匹配的设计规则包括：

高速数字系统的信号完整性和辐射发射

高速数字系统的信号完整性和辐射发射目录： 1数字系统中的信号完整性和辐射发射概述 1.1电源和信号完整性 1.1.1电源分布网络 1.1.2信号分布网络 1.1.3噪声的限制和特征阻抗的设计 1.2辐射发射 1.2.1辐射发射源的定义 1.2.2辐射发射标准 1.2.3实际系统的辐射发射 1.3信号和逻辑器件 1.3.1过冲、下冲和稳定状态 1.3.2噪声抗扰度 1.3.3时序参数 1.3.4眼图 1.4数字系统的建模 1.4.1数学工具 1.4.2Spice-like电路仿真器 1.4.3全波数值工具 1.4.4专业仿真器 参考文献 2高速数字器件 2.1输入输出静态特性 2.1.1电流和电压规范 2.1.2TTL器件 2.1.3CMOS器件 2.1.4ECL器件 2.1.5LVDS器件 2.1.6逻辑器件的功率和逻辑电平 2.2动态特性：门的延迟、上升和下降时间 2.3驱动器和接收器的建模 2.3.1驱动器模型的种类 2.3.2驱动器的开关电流路径 2.3.3驱动器的非线性性能模型 2.3.4接收器的非线性性能建模 2.4输入／输出缓冲器信息规范（IBIS）模型 2.4.1IBIS模型结构 2.4.2IBIS模型和SPICE 参考文献 3电感 3.1环路电感 3.1.1耦合环路的电感 3.1.2细导线电路的电感

3.1.3两个耦合环路的等效电路 3.1.4具有一个参考返回导体的两个耦合导体的L矩阵 3.1.5三导体导线型传输线L的计算 3.1.6和频率相关的内部电感 3.2部分电感 3.2.1耦合环路的部分电感 3.2.2细导线分段的部分电感的通量面积 3.2.3分解成部分电感的环路电感 3.2.4部分自电感和部分互电感 3.2.5两个平行导体之间的电感 3.2.6由部分电感计算环路的电感矩阵 3.2.7与有限接地平面相关的部分电感 3.2.8解决PCB上的电感问题 3.3差模和共模电感 3.3.1差模电感 3.3.2共模电感 参考文献 4电容 4.1导体间的电容 4.1.1电容的定义 4.1.2具有参考返回导体的两耦合导体的部分电容和电容矩阵4.1.3具有参考返回导体的n个耦合导体的电容矩阵 4.2差模和共模电容 4.2.1差模电容 4.2.2共模电容 参考文献 5信号线上的反射 5.1互连线的电参数 5.1.1典型的互连线 5.1.2短互连线的等效电路 5.1.3无耗传输线 5.1.4使用部分电感建模传输线 5.2无耗传输线上的入射波和反射波 5.2.1阻性不连续 5.2.2容性不连续 5.2.3端接阻性负载的互连线上反射 5.2.4互连线的临界长度 5.2.5反射计算的梯格图 5.2.6无耗传输线的精确模型 5.2.7传输线电压的图解法 5.3信号分布的架构 5.3.1点到点结构 5.3.2星型结构 5.3.3链状结构

中铁建高速铁路信号技术发展趋势

中铁建高速铁路信号技术发展趋势 发表时间：2019-11-13T16:32:22.973Z 来源：《工程管理前沿》2019年19期作者：邢远强 [导读] 在新时代的背景下，高速铁路信号技术的发展势不可挡，它也反映着一个国家的综合实力强弱，本文就针对高速铁路信号技术的意义和内容、高速铁路信号技术的发展及应用和高速铁路信号技术的未来趋势三个方面进行了深入的探究和分析。 【摘要】在新时代的背景下，高速铁路信号技术的发展势不可挡，它也反映着一个国家的综合实力强弱，本文就针对高速铁路信号技术的意义和内容、高速铁路信号技术的发展及应用和高速铁路信号技术的未来趋势三个方面进行了深入的探究和分析。 【关键词】高速铁路信号技术 一.前言 高速铁路建设反映了一个地区经济建设的现代化标准，高速公路智能化信息建设以信息化带动管理、保障、服务、救援，将人、车、路和谐地连接在一起。高速铁路信号技术主要内容包括：高速铁路、高速铁路信号系统概述、高速铁路信号基础设备、计算机联锁系统、列车运行控制系统、调度集中系统、信号集中监测系统、高速铁路信号系统集成。 二、高速铁路信号技术的意义和内容 （1）高速铁路信号技术的意义 信号技术作为高速铁路的重要组成部分，对保证行车安全起着至关重要的作用。我国高速铁路在开通运营前，均需采用试验列车在实际运行状态下对线路的信号系统进行动态检测，这称为高速铁路信号系统联调，这是高速铁路信号技术的一方面。高速铁路信号技术的意义重大，它从多方面、多角度地促进高速铁路的发展，打破了之前的运营管理；创新了新的科技技术，不仅在基础设备上，还是专业技术上都有了质的飞跃。所以说高速铁路信号技术的在高速铁路发展过程中起着至关重要的作用，意义重大。 （2）高速铁路信号技术的内容 高速铁路信号技术介绍了高速铁路的概况，包括高速铁路的相关技术和运营管理、高速铁路信号系统的概况，这是对高速铁路信号系统的初步的认识。高速铁路信号技术的内容还包括高速铁路信号基础设备的特点和原理，包括信号机、轨道电路、道岔转换设备、道岔融雪设备、应答器、信号电源屏、信号光缆和电缆、高速铁路专用的信号基础设备。还有关于计算机联锁、列车运行控制、调度集中、信号集中监测系统的特点和原理；高速铁路所采用的四种类型的计算机联锁系统，论述了在高速铁路的应用；详细的内容还包括CTCS一2和CTCS一3级列车运行控制系统的功能、原理和系统组成；信号集中监测系统的结构、功能和原理。最后还包括高速铁路信号系统集成，既有线提速、200～250?km/h高速铁路、300～350?km/h高速铁路的信号系统集成，这就是高速铁路信号技术的基本内容。 三、高速铁路信号技术的发展及应用 （1）中国高速铁路发展规划，是2004年1月中国国务院常务会议讨论并原则通过的《中长期铁路网规划》确定的。《规划》提出，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，建设高速铁路1.2万公里以上。2008年，中国政府根据我国综合交通体系建设的需要，对《中长期铁路网规划》进行了调整，确定到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，建设高速铁路1.6万公里以上。根据《中长期铁路网规划》，中国高速铁路发展以"四纵四横"为重点，构建快速客运网的主要骨架，形成快速、便捷、大能力的铁路客运通道，逐步实现客货分线运输。 （2）"四纵"：一是北京～上海高速铁路，全长1318公里，贯通环渤海和长三角东部沿海经济发达地区；二是北京～武汉～广州～深圳（香港）高速铁路，全长2350公里，连接华北、华中和华南地区；三是北京～沈阳～哈尔滨（大连）高速铁路，全长1612公里，连接东北和关内地区；四是上海～杭州～宁波～福州～深圳高速铁路，全长1650公里，连接长三角、东南沿海、珠三角地区。 （3）"四横"：一是青岛～石家庄～太原高速铁路，全长906公里，连接华北和华东地区；二是徐州～郑州～兰州高速铁路，全长1346公里，连接西北和华东地区；三是上海～南京～武汉～重庆～成都高速铁路，全长1922公里，连接西南和华东地区；四是上海～杭州～南昌～长沙～昆明高速铁路，全长2264公里，连接华中、华东和西南地区。同时，以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区以及辽中南、山东半岛、中原地区、江汉平原、湘东地区、关中地区、成渝地区、海峡西岸等经济发达和人口稠密地区为重点，建设城际高速铁路，覆盖区域内主要城镇。 （4）2005年6月11日，石家庄至太原铁路高速铁路开工，设计时速250公里，这是《中长期铁路网规划》中第一条开工建设的高速铁路。2005年6月23日，设计时速350公里的武汉至广州高速铁路开工建设，这是中国第一条长大干线的高速铁路。2005年7月4日，北京至天津城际铁路开工，这是中国第一条高速城际铁路。中国铁路跨入高速时代。 四、高速铁路信号技术的未来趋势 （1）2006年11月10日-16日，中国铁路第六次大提速进行综合牵引试验。试验数据表明：中国铁路已经掌握既有线提速到时速200-250公里的整套技术，既有线提速技术达到了世界先进水平。2007年4月18日，第六次大提速正式实施，在京哈、京沪、京广、陇海、沪昆、胶济、广深等既有繁忙干线大量开行具有自主知识产权的时速200公里至250公里"和谐号"高速动车组列车。这标志着中国铁路一举进入高速时代。中国铁路提速后，运输效率和服务水平大幅度提高。统计资料显示，2009年，全国铁路客运量、货运量、总换算周转量分别达到15.25亿人、33.2亿吨、33118亿换算吨公里，比2002年分别增长44.4%、62.6%、60.6%。 （2）旅客运输产品优化。在大城市群内和不同区域的中心城市间大量开行时速200-250公里"和谐号"高速动车组列车，增开一站直达和夕发朝至列车。旅客列车运行时间较1997年第一次大提速前普遍压缩一半以上，最高运行时速达到了250公里，提速铁路列车最小追踪间隔达到5分钟。 （3）货物运输产品优化。丰富列车运输产品，开行5000-6500吨级重载货物列车和双层集装箱列车以及货物直达列车、双层集装箱列车和行包专列。提速铁路货物列车最小追踪间隔达到6分钟。 （4）运营管理技术创新。建立了中国高速铁路运营管理体系，在运输管理模式、固定设备维修、动车组检修运用、调度指挥、客运服务等方面积累了许多成功经验，运营管理技术实现重大创新，实现了中国高速铁路安全可靠、运营有序、服务优质、管理一流。 （5）调度指挥水平提高。适应?"和谐号"?高速动车组列车公交化和大密度开行的模式，开发并广泛采用分散自律调度集中系统（CTC），全面实现了运输调度集中统一指挥。 （6）设备维护安全可靠。具有世界一流水平的高速检测列车每10天对固定设备进行一次综合检测，日常采用轨检车、探伤车、网检车等

高速信号走线规则

高速信号走线规则 随着信号上升沿时间的减小，信号频率的提高，电子产品的EMI问题，也来越受到电子工程师的关注。 高速PCB设计的成功，对EMI的贡献越来越受到重视，几乎60％的EMI问题可以通过高速PCB来控制解决。 规则一：高速信号走线屏蔽规则 在高速的PCB设计中，时钟等关键的高速信号线，走需要进行屏蔽处理，如果没有屏蔽或只屏蔽了部分，都是会造成EMI的泄漏。建议屏蔽线，每1000mil，打孔接地。如上图所示。 规则二：高速信号的走线闭环规则 由于PCB板的密度越来越高，很多PCB LAYOUT工程师在走线的过程中，很容易出现这种失误，如下图所示： 时钟信号等高速信号网络，在多层的PCB走线的时候产生了闭环的结果，这样的闭环结果将产生环形天线，增加EMI 的辐射强度。 规则三：高速信号的走线开环规则 规则二提到高速信号的闭环会造成EMI辐射，同样的开环同样会造成EMI辐射，如下图所示：

时钟信号等高速信号网络，在多层的PCB走线的时候产生了开环的结果，这样的开环结果将产生线形天线，增加EMI 的辐射强度。在设计中我们也要避免。 规则四：高速信号的特性阻抗连续规则 高速信号，在层与层之间切换的时候必须保证特性阻抗的连续，否则会增加EMI的辐射，如下图： 也就是：同层的布线的宽度必须连续，不同层的走线阻抗必须连续。 规则五：高速PCB设计的布线方向规则 相邻两层间的走线必须遵循垂直走线的原则，否则会造成线间的串扰，增加EMI辐射，如下图： 相邻的布线层遵循横平竖垂的布线方向，垂直的布线可以抑制线间的串扰。 规则六：高速PCB设计中的拓扑结构规则 在高速PCB设计中有两个最为重要的内容，就是线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的拓扑结构的设计。在高速的情况下，可以说拓扑结构的是否合理直接决定，产品的成功还是失败。 如上图所示，就是我们经常用到的菊花链式拓扑结构。这种拓扑结构一般用于几Mhz的情况下为益。高速的拓扑结构我们建议使用后端的星形对称结构。

高速数字电路PCB设计中的阻抗控制

环测威官网：https://www.wendangku.net/doc/a610602220.html,/ 阻抗控制技术在高速数字电路设计中非常重要，其中必须采用有效的方法来确保高速PCB 的优异性能。 PCB上高速电路传输线的阻抗计算及阻抗控制 ?传输线上的等效模型 图1显示了传输线对PCB的等效影响，这是一种包括串联和多电容，电阻和电感（RLGC 模型）的结构。 串联电阻的典型值在0.25至0.55欧姆/英尺的范围内，并且多个电阻器的电阻值通常保持相当高。随着PCB传输线中增加的寄生电阻，电容和电感，传输线上的总阻抗被称为特征阻抗（Z 0）。在线直径大，线接近电源/接地或介电常数高的条件下，特征阻抗值相对较小。图3示出了具有长度dz的传输线的等效模型，基于该模型，传输线的特征阻抗可以推导为 公式：。在这个公式中，L“传感线”是指传输线上每个单位长度的电感，而C是指传输线上每个单位长度的电容。 ?PCB上传输线的阻抗和延迟计算公式 PCB上的传输线阻抗和延迟计算公式

环测威官网：https://www.wendangku.net/doc/a610602220.html,/ 在上面的公式中，Z 0表示阻抗（欧姆），W表示线的宽度（英寸），T表示线的粗细（英寸），H表示到地面的距离（英寸），是指衬底的相对介电常数，t PD是指延迟时间（ps / inch）。?传输线的阻抗控制布局规则 基于上述分析，阻抗和信号的单位延迟与信号频率无关，但与电路板结构，电路板材料的相对介电常数和布线的物理属性有关。这一结论对于理解高速PCB和高速PCB设计非常重要。而且，外层信号传输线的传输速度比内层传输速度快得多，因此关键线布局的排列必须考虑这些因素。 阻抗控制是实现信号传输的重要前提。但是，根据传输线的电路板结构和阻抗计算公式，阻抗仅取决于PCB材料和PCB层结构，同一线路的线宽和布线特性不变。因此，线路的阻抗在PCB的不同层上不会改变，这在高速电路设计中是不允许的。 本文设计了一种高密度高速PCB，板上大多数信号都有阻抗要求。例如，CPCI信号线的阻抗应为650欧姆，差分信号为100欧姆，其他信号均为50欧姆。根据PCB布线空间，必须使用至少十层布线，并确定16层PCB设计方案。 由于电路板的整体厚度不能超过2mm，因此在堆叠方面存在一些困难，需要考虑以下问题：1）。每个信号层具有与其相邻的图像平面，以保护阻抗和信号质量。 2）。每个电源平面都有完整的接地层，因此可以很好地保证电源的性能。 3）。电路板的堆叠需要平衡，避免电路板翘曲。

欧洲铁路信号系统概况

欧洲铁路信号系统概况 欧洲是世界上铁路最发达的地区之—。欧洲国家多，国土面积小，各国内部的铁路网很密集。近几年来，欧洲铁路公司和信号公司在对各自的既有信号系统进行升级或者技术改造的同时，在欧盟(EU)委员会和国际铁路联盟(UIC)的推动下，欧洲7大铁路信号公司，如法国的Alstom(阿尔斯通)公司、瑞典的Adtranz公司、德国的Siemens(西门子)公司、法国的Alcatel(阿尔卡特)公司、意大利的Ansaldo(安萨尔多)公司(含法国CSEE公司)、英国WestingHouse(西屋)公司，以及Invensys公司，联合起来为信号系统的互联和兼容问题制定信号标准，并制造了相关的产品： 在较大范围内开发并应用新型计算机辅助铁路运输管理系统； 在进路控制方面，随着区域计算机联锁技术逐步取代陈旧技术，自动化系统得到广泛应用； 在列车防护和控制系统方面，研制了基于通信的列车控制系统(CBTC)； 为了欧洲铁路信号系统的互联和兼容问题，制定了统一的、开放性信号系统标准，从而实现欧洲各国铁路互通运营。 本章根据搜集到的有关欧洲铁路信号系统的论文、报道和技术资料，对它们进行了归纳整理，从列车运行控制系统、欧洲统一先进的列车运行控制系统(即ETCS)、联锁系统、行车指挥系统、高速铁路，以及磁悬浮铁路等方面介绍欧洲铁路信号系统的现状和发展，有关法国、英国和德国的铁路信号系统的详细情况在另外章节专门介绍。 第一节列车运行控制系统 一、种类繁多的列控系统 欧洲有7大铁路信号公司（Alstom、Adtranz、Siemens、Invensys、Alcatel、Ansaldo、WestingHouse，它们都是UNIFE的成员），它们研制生产的列车运行控制系统（ATP/A TC）有十余种，如德国的LZB系列和FZB系列、法国的TVM系列等。这些运行控制系统有的适用于中速铁路，有的适用于高速铁路。在欧洲铁路网上，各个国家的铁路部门使用各自不同的信号制式管理列车的运营。 二、基于通信的列车运行控制系统 近年来，几乎所有欧洲国家铁路都在建立列车运行管理和保证行车安全系统方面寻求新的经济有效的技术方案，其中包括地区性线路。德国铁路和Adtranz公司共同研究制定了无线通信管理列车运行（FFB）地区性线路运营规划，在建立的列车运行管理系统中，几乎全部通过无线通信系统来实现通信服务联系，完全不用地面信号和监督线路空闲的线路设备，保证在任何线路上的列车运行安全。基于通信的列车控制系统（CBTC）按欧洲统一的安全标准设计，系统符合欧洲PrEN50129和PrEN50128标准设计的一体化安全要求（SIL4，安全完善度等级4）。 三、列车控制系统向标准化、统一化发展 目前，欧洲由于种类繁多的铁路信号帛式互不兼容，影响了欧洲铁路跨国运输的效率。在欧盟（EU）和国际铁路联盟UIC的支持下，欧洲铁路制定了统一的列车运行管理系统ERTMS（欧洲铁路运输管理系统），包括欧洲列车运行控制系统ETCS（欧洲列车控制系统）、列车与地面的双向无线通信系统GSM-R和欧洲运输管理系统ETMS。

高速信号预加重

每个千兆位背板、连接线和电缆都会使通过它的信号产生衰减，这种信号衰减可能很轻微也可能是致命的，决定于导体的几何尺寸、材料、长度和使用的连接器类型。由于通信工程师一生都在与正弦波打交道，因此他们更喜欢在频域内描述这种失真。图1显示了采用50Ω的带状线(或100Ω的微分带状线)终结的信道增益，也称为频率响应。这种带状线类似于低通滤波器，对高频正弦波的衰减比低频波更厉害。 图2显示了数字信号通过20英寸(0.5米)的FR-4微带线后的衰减情况。在连接线中电介质和趋肤效应的损耗降低了脉冲信号的幅度，使其上升沿和下降沿更加发散。我们喜欢称接收到的脉冲为“短脉冲(runt pulse)”，因为其信号幅度比通常的都小。在二进制的通信系统中，任何不能以足够余量超过接收器门限的短脉冲都会造成误码。 本文讨论了在高速串行链路中降低短脉冲信号幅度的三种情况：连接线或电缆、因为连接器和其它信号转换带来的反射、驱动器和接收器的有限带宽。图3显示了典型的信号传播测试。对这个波形进行调整，以使这个测试信号长的平坦部分代表在你的数据代码中长串的0或1，来显示短脉冲幅度，这是一种最糟糕的情况。在不存在反射、串扰或其他噪声的情况下，单个波形(在接收端所测试的)代表了信道散射的最差情况测试。更长的连接线将引入更多的散射问题，最终导致接收器在1.5米(本实例的情况)的长度就不能正常接收信号。 电压余量是衡量接收器上信号品质的一种尺度，该数值等于发生瞬间采样时信号幅度与接收器阈值之间的最小差值(单位：伏)。在一个反射、串扰或其他噪声为零的系统中，从理论上讲，即使在电压余量非常小的条件下您也能够期待系统实现理想的工作性能。然而，在实际的系统中，您必须保持一个足够大的噪声余量，以容忍系统中最大的反射、串扰和其他噪声，同时依然保持接收信号以足够的余量高于阈值电平，以克服接收器的有限带宽和噪声问题。 按照图4所示的例子，短脉冲幅度等于正常低频信号幅度的85%，只超过接收器门限电平35%，而不是正常情况的50%。比正常信号幅度的75%更短的脉冲信号将减少一半的电压余量，这对噪声预算是很大的冲击，但是仍然能工作。对于一般的二进制通信，不使用均衡处理，我们希望到达接收器的短脉冲幅度永远不低于低频脉冲幅度的70%。 短脉冲信号的衰减 在图4中左边是2个波特周期的正弦波。这个短脉冲(101)看起来更像这个正弦波，因此能够从信道衰减的频域图中推断出短脉冲的幅度。 在图4中，数据波的波特率为2.5Gbps。这个频率(对应的正弦波频率)的一半为1.25GHz，在1.25GHz处半米曲线的衰减为4.5dB。在十分之一这个频率下，相同的曲线的衰减为1.5dB，大约对应于8B/10B编码数据传输系统中最低感兴趣频率。这两个数据之间的差值(-3dB)接近在接收器端短脉冲与低频信号幅度的比值。这个系统只有-3dB的衰减，能够满足链路性能的70%频域规格要求，这准确地解释了为什么时域波形在半米处的看起来那么好。 仔细研究图4会发现，在时域中实际的短脉冲幅度为正常信号幅度的85%，比频域近似方法预估的结果好。这个差异部分是缘于正弦波的谐波组成，谐波的基本幅度超过了正弦波信号的幅度，部分缘于凭经验进行的时域与频域之间快速转换所必然有的失真。简单的时域规

高速信号与信号完整性分解

什么是高速数字信号？ 高速数字信号由信号的边沿速度决定，一般认为上升时间小于4倍信号传输延迟时可视为高速信号，而高频信号是针对信号频率而言的。高速电路涉及信号分析、传输线、模拟电路的知识。错误的概念是：8KHz帧信号为低速信号。多高的频率才算高速信号？ 当信号的上升/下降沿时间< 3~6倍信号传输时间时,即认为是高速信号. 对于数字电路，关键是看信号的边沿陡峭程度，即信号的上升、下降时间,信号从10%上升到90%的时间小 于6倍导线延时,就是高速信号! 即使8KHz的方波信号,只要边沿足够陡峭,一样是高速信号,在布线时需要使用传输线理论。 信号完整性研究：什么是信号完整性? 时间:2009-03-11 20:18来源:sig007 作者:于博士点击:1813次 信号完整性主要是指信号在信号线上传输的质量，当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收芯片管脚时，该电路就有很好的信号完整性。当信号不能正常响应或者信号质量不能使系统长期稳定工作时，就出现了信号完整性问题，信号完整性主要表现在延迟、反射、串扰、时序、振荡等几个方面。一般认为，当系统工作在50MHz时，就会产生信号完整性问题，而随着系统和器件频率的不断攀升，信号完整性的问题也就愈发突出。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等 这些问题都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不能正常工作。 1、什么是信号完整性（Singnal Integrity）？ 信号完整性（Singnal Integrity）是指一个信号在电路中产生正确的相应的能力。信号具有良好的信号完整性（Singnal Integrity）是指当在需要的时候，具有所必须达到的电压电平数值。主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、串扰等。常见信号完整性问题及解决方法： 问题可能原因解决方法其他解决方法 过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源 直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载在接收端端接，重新布线或检查地平面

高速USB设计

高速USB2．0设备的PCB板设计 通用串行总线(Universal Serial Bus)从诞生发展到今天，USB协议已从1．1过渡到2．O，作为其重要指标的设备传输速度，从1．5 Mbps；的低速和12 Mbps的全速，提高到如今的480 Mbps的高速。USB接口以其速度快、功耗低、支持即插即用、使用安装方便等优点得到了广泛的应用。目前，市场上以USB2．0为接口的产品越来越多，绘制满足USB2．0协议高速数据传输要求的PCB板对产品的性能、可靠性起着极为重要的作用，并能带来明显的经济效益。 USB2．0接口是目前许多高速数据传输设备的首选接口，实践表明：在高速USB主、从设备的研发过程中，正确设计PCB板能充分发挥USB2．O高速性能。但是，若PCB板设计不当，则传输速率可能根本达不到预期目的，甚至会导致高速USB2．0设备只能工作在全速状态。 下面介绍USB2．0设备高速数据传输PCB板设计。 1 USB2．0接口差分信号线设计 USB2．0协议定义由两根差分信号线(D+、D-)传输高速数字信号，最高的传输速率为480 Mbps。差分信号线上的差分电压为400 mV，差分阻抗(Zdiff)为90(1±O．1)Ω。在设计PCB板时，控制差分信号线的差分阻抗对高速数字信号的完整性是非常重要的，因为差分阻抗影响差分信号的眼图、信号带宽、信号抖动和信号线上的干扰电压。差分线2D模型如图1所示。 差分线由两根平行绘制在PCB板表层(顶层或底层)发生边缘耦合效应的微带线(Microstrip)组成的，其阻抗由两根微带线的阻抗及其和决定，而微带线的阻抗(Zo)由微带线线宽(W)、微带线走线的铜皮厚度(T)、微带线到最近参考平面的距离(H)以及PCB板材料的介电常数(Er)决定，其计算公式为：Zo={87/sqrt(Er+1．41)]}ln[5．98H/(0．8W+T)]。影响差分线阻抗的主要参数为微带线阻抗和两根微带线的线间距(S)。当两根微带线的线间距增加时，差分线的耦合效应减弱，差分阻抗增大；线间距减少时，差分线的耦合效应增强，差分阻抗减小。差分线阻抗的计算公式为：Zdiff=2Zo（1-0.48exp(-0.96S/H))。微带线和差分线的计算公式在

高速数字电路设计与实现-Read

高速数字电路设计与实现 ?高速数字电路简介 ?信号完整性 ?电路的调试与测试 ?电路板级设计 1、高速数字电路简介 ?电磁继电器、电子管、晶体管、集成电路 ?空中飞线连接、单面敷铜板、双层电路板、多层电路板 ?从数字电路的发展来看，高速是电路发展的趋势 ?高速数字设计和低速数字设计相比最大差异在于无源元件的行为。这些无源元件包括导线、电路板、集成电路的封装和电路板上的过孔等等。 ?在低速电路中，无源电路元件仅有封装部分对电路造成部分的影响 ?在高速电路中，所有无源电路元件都影响电路的性能。 ?高速数字设计就是研究这些无源电路元件对电路造成的各种影响，如：对信号传输的影响（振铃和反射），信号间的相互作用（串扰），和自然界的相互作用（电磁干扰）等等 ?到底多高的速度才能称为高速？ –目前还没有一个权威的频率界限，工程上一般认为超过30MHz就是高速电路，也有的人认为是25MHz 或50MHz。 –然而在高速电路的设计中，我们更关心的是信号的上升、下降时间。对于频率不高，但是边沿陡峭的信号仍然会存在某些高频信号的特性。 –由于频率较高的信号边沿必定很陡，所以通常把这二者混为一谈。 ?而在高速电路中，由于时钟速率的提高，电路中的连线不能够再被当作理想导线，应该看成是传输线， 电路通常需要用分布参数模型来分析 ?工程上一般认为，对于印刷电路板上的走线或点对点的电导线长度只要大于上升沿长度的1/6，电路就体现出分布参数特性。 2、信号完整性 ?由集成电路芯片构成的电子系统更是朝着大规模、小体积、高速度的方向发展的。 ?信号完整性（Signal Integrity,简称SI）是指在信号线上的信号质量，即实际传输信号与理想信号的一致

国内铁路信号技术发展及趋势

国内铁路信号技术发展及趋势 铁路运输与其他各种现代化运输方式相比较，具有受自然条件影响小、运输能力大，能够负担大量客货运输的显著特点。迫于运输市场愈演愈烈的竞争，各国铁路部门都在积极采取铁路新科技来提升铁路的运输能力。而在实现高速、重载运输的同时，要保证列车的行车的安全，就不能不提到铁路信号。铁路信号设备是保证列车行车安全的重要基础设备，其技术水平发展直接影响到了行车安全水平和铁路运输效率。 1.铁路信号的定义 铁路信号是用特定的物体（包括灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设备等向铁路行车人员传达有关机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车的指示和命令等信息。铁路信号是铁路运输系统中，保证铁路行车安全、提高区间和车站通过能力以及编解能力的手动控制及远程控制的技术和设备的总称；是在行车、调车工作中，用于向行车人员指示行车条件而规定的符号；是显示、联锁、闭塞设备的总称。 2.铁路信号作用及发展历程 铁路信号的最主要的功能就是保证铁路行车安全。 随着列车运行速度的不断提升，从最初的人持信号旗、骑马前行、引导列车前进；到逐渐发展的球形固定信号装置、电报信号、连锁机、轨道接触器、自动停车装置；到后来出现的车内信号、调度集中控制、行车指挥自动化等设备。 每一次铁路速度的提升就会要求一种新型铁路信号的出现；每次铁路信号的革新，就会给铁路运输带来一次质的飞跃。随着铁路信號技术的发展和铁路信号的广泛应用，铁路信号的发展也成为提高铁路区间和车站通过能力、增加铁路运输经济效益的一种现代化技术手段。 3.铁路信号的组成

3.1信号控制设备 信号控制设备是指信号联锁系统，是保障铁路运输安全的核心，是铁路信号中最重要的组成部分。信号控制设备通过信号传输设备接收和发送不同的信息，经由联锁关系来控制信号设备及各种信号的显示。 3.2信号显示设备 信号显示设备指接收来自于信号控制设备的信息，通过信号机，机车信号，控制台、显示器，音响等设备，采用声、光等信息，来实时反应列车和相关信号设备状态的铁路信号设备。 3.3信号传输设备 指服务于信号控制系统与信号显示系统之间，进行各种信息互通的传输设备及媒介。 3.4信号防干扰措施及设备 指为防止信号被其他因素干扰而产生错误的信号显示而设立的防干扰设备及措施。 4.国内铁路信号技术及发展趋势 4.1信号控制设备的技术发展 信号控制设备中的核心是联锁系统。 国内联锁系统发展主要历经了早期的继电器联锁，90年代时期的计算机联锁加安全型继电器执行形式的控制系统，以及目前在广泛推广的计算机联锁系统。 计算机联锁除了自身的联锁系统管理之外，还可以向旅客服务系统、列车运行监督系统以及列车指挥系统等提供信息，加快铁路运输管理的一体化的实现。随着计算机技术的迅速发展，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术日趋成熟，我国的计算机联锁也逐步开始由计算机联锁加安全型继电器控制型向全电子计算机联锁转变。 全电子计算联锁系统是基于未来铁路及城市轨道交通联锁设备集成度高、安装速度快、维护方便的使用需求而研制；具有模块化程