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& v' ~) ]( w1 X( p6 y1 s: c当今是大数据的时代,是大数字的时代;移动通信跨过1G。。。4G,正在迈向5G;数字通信端口速度从15年前的10M,迈进到现在的100G;是一个真正伟大的高速时代,身处这个时代的电子工程师们,不由自主的进入到高速电路设计时代!那么高速信号和我们之前很耳熟的高频信号到底有什么不同呢!?一字之差,这一对看似孪生的基础概念说清楚,好像不太容易!
8 A% y: O. A& P; z 首先,化繁为简,用最少的文字进行概念表述:
% i( z$ f1 K& M高速信号:传输速率比较高的数字信号,高速信号更关注的是信号跳变的上升沿和下降沿。现在高速信号的上升沿普遍都是ns级甚至ps级!
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) i1 U$ B4 F F, G$ p高频信号:传输频率比较高的模拟信号,高频信号更多关注的是信号周期。频率高不高看周期,速度高不高看边沿(的陡峭程度)。一个频率不高的方波,如果边沿非常陡的话,在信号完整性里应该把它当高速来看。因为它所包含的频率成分里有出乎你意料的高频成分。在数字系统里面,主要考虑二进制比特的速率,所以一般以传输的比特率的高低来衡量数字信号的特性,高速信号也就提得较多。高速信号更多关注的是信号的上升沿是否单调,高低电平是否振铃,高低电平是否足够;高速信号要解决的终极问题也就是接收端信号的完整,不要有不应该有的畸变!4 A- V4 d8 v4 i" c/ V0 X. R r
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当然更高速的信号,我们更要关注接收的眼图(时域)和信号衰减!(频域)
+ x [# }$ f+ Z% p# r- ^) \在模拟系统里面,由于这样那样的因素,不管是低频还是射频甚至微波,调制信号用的载波基本都是正弦波,可以直接用频率衡量,所以高频信号这个名词就很常见。
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举个例子:
7 Y# F7 r- P7 R9 C. b* T% y: g. y) i5 y" Y在模拟系统,如RF中,信号要靠微带线、带状线或者波导来传输,特性阻抗要与PA、LNA等的输入输出阻抗匹配。
+ I* Z' h; z& @) y1 r }那在高速数字系统中呢?如对于一个方波信号,根据Fourier级数的概念,可以分解成无数个谐波成分,每个谐波其实也是一个正弦波。只有所有频率分量不失真的到达接收端才能在接收端得到一个方波。这有人可能就会说低速信号也是这样啊,对,但是要知道数字信号的判决一般都在一个bit的中间,所以如果高频谐波延迟大些,最后接收到的信号边沿成了斜坡,另外加上一些反射、串扰什么的,信号边沿会变得难看些,但那也不会影响数字信号的接收的;不过高速信号就没这么幸运了,本身的判决时间窗口就那么点,信号的失真就会造成误码。
( B& J' J# P* X# D0 S( s总之,这两个专业名词,必须要在各自的领域范围内讨论,才会有它的实际意义.. U" ]; S( u. Z. h4 h. P% _
这就是说,一般高速信号是不会放到模拟的范围内考虑的,而高频信号也不会放到数字的范围内进行讨论。6 |8 |; _& n6 L$ ]) [6 c
而如果要开发一个实际的带有高频和高速特点的应用的话,数字和模拟的情况就都必须考虑进去,这就是我们现在流行的数模混合电路设计!
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