高速信号常见问题分析
机车信号常见故障的分析及处理措施
机车信号常见故障的分析及处理措施机车信号系统是机车控制系统中的重要组成部分，其主要功能是传输车速、位置、状态等信号以控制机车的运行。
然而，在日常运营中经常会发生各种各样的故障，这些故障可能会影响机车的安全性和运行效率。
因此，对机车信号系统的常见故障进行分析和处理，对于保障机车的正常运行具有重要的意义。
1.信号系统电源故障机车信号系统的电源是保证信号正常运行的前提。
如果电源出现故障，信号系统会失去动力，导致信号信息无法传递，从而影响机车的控制和安全。
电源故障的原因可能是电池电压低、主电路故障或线路损坏等。
2.信号灯故障机车信号灯是表示行车状态和操作方向的重要装置。
当信号灯出现故障时，机车可能无法正确操作，从而造成安全隐患。
信号灯的故障原因可能是灯泡烧坏、连接线路松动或损坏等。
3.线路损坏机车信号系统中的线路若出现损坏，会导致信号无法传递，从而影响机车的运行。
线路损坏的原因可能是线路老化、信号线与其他线路的干扰或损坏等。
4.传感器故障电源故障的处理方法是检查电池是否电压不足，如果电压不足，需要及时更换电池；如果主电路故障，需要检查主线路并找到故障点，及时维修；如果线路损坏，需要进行线路检查并及时更换线路。
当信号灯出现故障时，需要检查灯泡是否烧坏，如果烧坏，需要及时更换灯泡；如果连接线路松动或损坏，需要进行连接线路检查并及时更换连接线路。
线路损坏的处理方法是进行线路检查，并及时更换故障点或更换线路。
同时，也需要检查信号线与其他线路可能存在的干扰情况，并进行干扰消除。
传感器故障的处理方法是进行传感器检查，并进行清洗、更换或修理。
同时，还需要检查传感器的输出信号是否正常，并进行校准。
总之，机车信号系统的故障是机车运行中最常见的问题之一，需要及时采取有效的处理措施。
通过加强对机车信号系统的维护和管理，可以提高机车的运行效率和安全性，保证机车能够安全、稳定地运行。
铁道信号工程施工中存在的问题及对策分析
铁道信号工程施工中存在的问题及对策分析铁道信号工程施工是保障铁路安全运行的重要环节，但在实际施工过程中，常常会遇到一些问题，影响施工的进度和质量。
下面将列举一些常见的问题，并提出对策分析。
问题一：施工进度滞后对策分析：施工进度滞后可能由于工期设定不合理、施工方案不科学、资源分配不均衡等原因导致。
解决这一问题的关键在于制定合理的施工计划，包括详细的工序与工期安排，充分预估施工所需资源，并安排合适的人员和设备。
要加强施工管理，及时发现和解决问题，确保施工按计划顺利进行。
问题二：质量不达标对策分析：铁道信号工程质量直接关系到列车运行的安全，质量不达标会给铁路系统带来安全隐患。
要提高施工质量，首先要做好施工前的准备工作，包括完善的设计，选择合适的材料和设备。
要加强施工过程的监控，严格按照规范和标准进行施工，及时发现和纠正问题。
施工完成后要进行必要的验收工作，确保工程符合规定要求。
问题三：安全事故发生率高对策分析：铁道信号工程施工常存在高空作业、电气作业等高风险工种，容易发生安全事故。
为减少安全事故发生率，需要加强安全管理，制定详细的安全操作规程和操作指南，对施工人员进行必要的培训，提高他们的安全意识和技能。
要加强巡查和监控，及时发现和排除安全隐患。
问题四：施工队伍素质不高对策分析：施工队伍的素质直接关系到施工质量和效率。
要提高施工队伍的素质，首先要加强队伍建设，培养一支高素质的施工队伍。
要提供必要的培训和学习机会，提高队伍成员的技术水平和知识水平。
要加强队伍管理，建立完善的考核激励机制，激励队伍成员发挥其主观能动性。
问题五：施工资金不足对策分析：施工资金不足会严重影响工程的推进，需要采取有效对策确保施工资金的供给。
可以采取多种筹资方式，如引入合作方、提前申请贷款等。
要加强资金管理，制定详细的预算和核算制度，加强成本控制和监督。
总结来看，铁道信号工程施工中存在着进度滞后、质量不达标、安全事故发生率高、施工队伍素质不高以及施工资金不足等问题。
电路设计流程如何应对高速差分信号传输与抗干扰能力
电路设计流程如何应对高速差分信号传输与抗干扰能力电路设计在现代电子系统的开发中起着至关重要的作用。
随着通信技术的发展，高速差分信号传输和抗干扰能力的要求越来越高。
本文将探讨电路设计流程中如何应对这两个关键问题。
一、高速差分信号传输的挑战高速差分信号传输是现代电子系统中常见的需求。
差分信号传输能够有效减少信号线路上的噪声和干扰，提高信号的传输质量。
在电路设计中应对高速差分信号传输，需要以下几个方面的考虑。
1. 信号完整性分析在设计过程中，首先需要进行信号完整性分析。
这包括信号的传输速率、信号线的长度、信号线的布线方式等因素的考虑。
通过分析这些因素，可以确定差分信号的最佳设计参数，确保信号的准确传输。
2. PCB设计优化在进行 PCB 设计时，需要优化差分信号传输的布线。
差分线的长度要尽量保持一致，避免信号的失真。
同时，需要控制差分线的阻抗匹配，提高信号的传输效果。
对于高速差分信号传输，采用差分对的设计方式可以进一步提高信号的稳定性。
3. 信号可靠性验证设计完成后，需要进行信号的可靠性验证。
这包括对差分信号进行时域和频域的分析，以及对信号传输过程中的抖动、串扰等因素进行评估。
通过验证，可以发现和解决信号传输中可能存在的问题，保证信号的可靠传输。
二、抗干扰能力的提升除了高速差分信号传输，电路设计中的抗干扰能力也是至关重要的。
电子系统中存在各种干扰源，如电磁干扰、射频干扰等，这些干扰会严重影响电路的性能和稳定性。
为了提高电路的抗干扰能力，可以考虑以下几个方面。
1. 地线设计地线设计是提高抗干扰能力的关键。
需要将地线设计为低阻抗路径，以有效屏蔽和消除电磁干扰。
同时，在PCB 设计中要注意地线的布局，避免地线回流路径过长，产生过多的串扰和抖动。
2. 滤波器的使用在电路设计中，可以添加滤波器来消除各种干扰信号。
滤波器可以根据不同频率的干扰源进行选择，以滤除干扰信号，提高电路的抗干扰能力。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器等。
高频信号传输的相关问题及解决对策
高频信号传输的相关问题及解决对策
文/石磊
摘
本文通过说明了频率和传输
衰 耗 之 间 的 关 联 性 情 况， 并 分 析 要 了高频信号传输的相关问题，同
时 提 出 了 相 应 的 解 决 对 策。 该 研
究以分析高频信号的传输问题及
解 决 对 策 作 为 主 要 的 目 的， 从 而
（4）处于相 - 相耦合的模式当中的时候， 应该确保高频差接网络合理接地，提高整体的 安全性。
2.2 短电缆效应问题及解决对策
在高频电缆和其两边的负载符合相应阻 抗匹配的时候，此时的电缆输入阻抗与有关特 性阻抗是相同的。假如电缆的特性阻抗、源相 应的输出阻抗以及负载输入的阻抗间出现失配 的问题，会产生一定的反射，具体的反射情况 与电缆的长度密切关联。在高频电缆的长度是 相应工作频率的 λ/4 偶数倍的情况下，此时电 缆的具体输入阻抗会产生极大值；在高频电缆 的相应长度是工作频率的 λ/4 奇数倍的情况下， 此时电缆的具体输入阻抗会产生极小值。
对于上述出现的高频信号传输问题，可 以运用下述几个方面的抗干扰解决对策，具体 总结如下：
（1）将有关的串联电容装设到通道的入 口位置上，进而旨在谨防由于因工频地电流导 致相应的变量器出现饱和的情况，进而使得高 频闭锁的信号产生间断，出现保护误动的现象， 形成不良的危害。
（2）做好接地设备的安装处理工作。鉴 于很多变电站的相应接地网不是真实的等电位 面，所以，各个点间可能形成一定的电位差差 异。在很大的接地电流被接入到相应的接地网 之后，不同点间便易于产生很大的电位差情况。 假如相同的连接回路在变电站当中的各个点予 以接地以后，此时地网的电位差会被接入到此 连通的回路当中，形成相应的分流现象。1 频率和传输衰耗Fra bibliotek间的关联性说明
数字电路中的高速信号定义和传输方式
数字电路中的高速信号定义和传输方式一、高速信号的定义在数字电路中，高速信号通常指的是指在超过信号传输线上限频率时会发生失真、波形变形或者数据丢失的信号。
这种高速信号的频率通常超过几十兆赫兹，甚至可以达到几个吉赫兹。
对于高速信号的传输，传统的数字逻辑设计已经不能满足需求，因此需要深入了解高速信号传输的方式和原理。
二、高速信号的传输方式1. 线传输方式在数字电路中，高速信号的传输一般采用微带线、同轴电缆或者光纤等方式。
其中，微带线是非常常见的一种传输方式，它的优点是可以在同一层板上布线，成本较低。
同轴电缆适用于长距离传输，能够抵抗外界干扰，但成本较高。
而光纤是传输速率极高的一种方式，能够满足高速信号的传输需求。
2. 信号整形与增强在高速信号的传输中，为了保证信号的完整性和稳定性，需要对信号进行整形和增强。
这包括信号的预加重、均衡和时钟恢复等技术，以保证高速信号在传输过程中不会发生波形失真或者数据丢失。
3. 信号的传输误差控制在高速信号传输中，由于存在传输线损耗、串扰和衰减等问题，容易导致信号的误差。
需要采用一些纠错编码和信号检测技术，以保证高速信号的传输准确性和稳定性。
三、个人观点和理解高速信号在数字电路中起着至关重要的作用，它不仅关乎整个系统的稳定性和可靠性，也直接影响到系统的性能和速度。
在设计数字电路时，需要充分考虑高速信号的传输方式和特性。
总结回顾通过对高速信号的定义和传输方式的分析，我们可以清晰地了解到高速信号在数字电路中的重要性和影响。
我们也需要深入研究高速信号的传输原理和技术，以满足系统对高速信号传输的需求。
在实际应用中，我们需要综合考虑传输线的选择、信号整形与增强以及传输误差控制等因素，以保证高速信号的稳定传输。
只有深入理解和掌握了高速信号的传输方式和特性，才能更好地设计高可靠性、高性能的数字电路系统。
文章完。
数字电路领域中的高速信号处理一直是一个备受关注的话题。
随着通信技术的不断发展和应用场景的不断拓展，对于高速信号的传输和处理要求也越来越高。
电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决
电路设计中的信号完整性SI问题分析与解决引言：在现代电子设备中，信号完整性是一个至关重要的问题。
由于信号的传输速度越来越高，信号完整性问题变得尤为突出。
本文将分析信号完整性（Signal Integrity，简称SI）问题在电路设计中的重要性，并介绍一些常见的SI问题及其解决方法。
一、信号完整性的重要性信号完整性是指在信号传输过程中保持信号波形的准确性和完整性，确保信号的正确传递和解读。
如果信号受到干扰、衰减或失真，可能会导致数据的错误传输或丢失。
这对于各种电子设备，尤其是高速数据传输的系统来说，都是一项极其重要的考虑因素。
二、常见的SI问题1. 反射干扰反射干扰是信号在多个传输线之间传播时产生的一种干扰现象。
当信号到达传输线末端时，一部分信号能够反射回来，与输入信号相叠加，引起波形失真。
这种干扰主要由于阻抗不匹配引起。
2. 串扰干扰串扰干扰是指在多条相邻的传输线上，信号在传输过程中相互影响的现象。
这种干扰主要由于电磁场相互耦合引起，导致信号波形失真，降低信号质量。
3. 时钟抖动时钟抖动是指时钟信号在传输中出现的随机时移现象。
时钟抖动可能导致时序错误，使系统无法正确同步，进而影响整个系统的性能。
三、SI问题的解决方法1. 降低阻抗不匹配为了解决反射干扰问题，可以通过匹配传输线和负载的阻抗，减少信号反射。
采用合适的终端电阻，可以使信号在传输线上的反射最小化。
2. 优化布线方式在设计电路板布线时，应尽量避免传输线之间的相互干扰。
合理安排和分隔传输线的布局，使用屏蔽层和地平面层等技术手段，可有效减少串扰干扰。
3. 使用信号完整性分析工具借助信号完整性分析工具，可以模拟和分析信号在电路板上的传输过程，帮助发现潜在的SI问题。
通过调整设计参数，优化电路板布线，可以提前预防并解决SI问题。
4. 时钟校准技术对于时钟抖动问题，可以采用时钟校准技术来调整时钟信号的时序和相位。
通过使用高精度的时钟源和时钟校准电路，可以有效减少时钟抖动带来的问题。
高速信号
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。
高速信号常见问题分析(二)
高速信号常见问题分析（二）--------高速信号线跨沟对眼图抖动的影响分析胡为东美国力科公司上海代表处【摘要】本文简单介绍了高速信号跨沟及回流的概念，并结合实际测试分析高速信号线发生跨沟现象时，高速信号的眼图、抖动以及频谱能量等有何变化。
【关键词】高速信号跨沟力科示波器眼图抖动一、高速信号跨沟及信号回流的基本概念下图1所示为一个信号流向及其回流示意图。
基于基尔霍夫定律，电流是闭环的，也就是说任意一个电路的节点只要有电流流出就一定会有电流流入，返回到节点（通常是驱动器）的电流通常就叫返回电流。
，且高频电流总是沿着最小的环路面积移动，高频返回电流通常是沿着阻抗最小的路径返回。
对于一个同轴电缆，其芯线为电流流动路径，而外壳的地就是返回电流的流动路径，所谓信号跨沟也就是返回电流的路径被断开或者是有部分沟槽；对于一个PCB板上的高速传输线来说，其电流流动路径为PCB板上的传输线，电流返回路径通常为与传输线相邻的地平面或者电源平面层（也称为传输线的参考平面），当与传输线相邻的参考平面层有沟槽等不完整现象时，返回电流的路径就可能被破坏，这时候也称高速信号跨沟。
如图1所示，当返回电流路径被断开或者被沟槽阻隔时通常称为高速信号跨沟。
图1 信号流向及回流路径示意图当高速信号发生跨沟现象时，整个电流的环路面积将增加，通常系统的EMC辐射也将增加。
同时传输线的特征阻抗也将发生变化（如下图2所示为信号线阻抗变化曲线），信号遇到传输线特征阻抗突变点时将发生发射、振铃等信号完整性问题。
图2 Lecroy WE100H-TDR测得的PCB传输线阻抗变化示意图那么高速信号跨沟对信号的眼图、抖动、上升时间等影响是否很大呢？下面我们使用Lecroy的最新款示波器WP760 ZI 来实测下一个3.125Gb/s的XAUI信号跨越分割平面后的眼图、抖动、频谱等参数变化情况以及一个快沿信号（Lecroy的WP760 ZI自带有一个SMA输出接口可以发出一个上升时间为70ps左右（20%-80%），见下图3），可以很方便的用作快沿调试信号。
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高速信号常见问题分析（一）----一个25MHZ时钟信号的单调性问题测试分析美国力科公司上海代表处胡为东【摘要】本文结合实际测试中遇到的时钟信号回沟问题介绍了高速信号的概念，进一步阐述了高速信号与高频信号的区别，分析了25MHZ时钟信号沿上的回沟等细节的测试准确度问题，并给出了高速信号测试时合理选择示波器的一些建议。
【关键词】高速信号示波器时钟回沟带宽采样率一、问题的提出下图1为一个25MHZ 时钟信号的测试结果截图：图1 使用一个1G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟信号的频率、上升时间等测试结果测得上升时间为485ps，时钟频率为25MHZ左右。
从这个测试结果图上我们并不能看出什么问题来，时钟频率的偏差也很小。
对于时钟信号，我们通常是使用其上升沿或者下降沿的中间电平位置来采样数据，因此时钟信号上升沿或者下降沿的单调性就显得非常重要。
下图2为该时钟上升沿的细节，从该图上我们可以清楚的看到示波器对该信号的采样点位置及采样点个数。
图2 使用一个1G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果从图2上我们可以看到波形上升沿比较平滑，单调性很好。
那么如果我们用一个更高带宽、更高采样率的示波器来测这个时钟会有什么样的变化呢？下图3为用一个6G带宽的示波器，20GS/s采样率去测量该时钟信号，我们发现在该时钟信号的上升沿的中点位置处明显有一个回沟，说明事实上该时钟信号的上升沿是非完全单调的！图3使用一个6G带宽、20GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果那么到底是由于示波器带宽的原因还是由于示波器采样率的原因导致该时钟信号在1G带宽的示波器上和6G带宽的示波器上测试结果的差异呢？下图4为用一个6G带宽的示波器，10GS/s采样率去测量该时钟信号的测试结果图：图4 使用一个6G带宽、10GS/S的示波器测试一个25M的时钟上升沿的测试结果从图4中我们可以看到，波形的回沟已经变得很不明显，和1G带宽，10GS/s 采样率的示波器测得的结果很类似，另外我们还将6GHZ带宽的示波器带宽限制到了1GHZ ,当使用10Gs/s的采样率的时候，上升沿上看不到回沟；当使用20Gs/s 的采样率的时候，能够看到回沟，通过分析比较我们应该可以认为该时钟信号的非单调边沿未能准确测试主要原因应该是示波器采样率不足，示波器带宽也可能有一定的影响，但是影响应该很小。
谈到这里我们可能会有几个较难理解的问题：（1）1G带宽的示波器测量一个频率为25MHZ的时钟是否足够？因为通常来讲示波器的带宽是被测信号带宽的5倍左右就能非常精确的测试这个信号。
（2）对于特定带宽的示波器，比如说1GHZ，最大采样率为10GS/s是否足够，采样率是不是越大越好，我们通常会认为对于一定的带宽的示波器，采样率做的特别高没有太大的意义，因为示波器的带宽是一定的。
带着这些问题我们先来简单了解一下高速信号和高频信号的概念。
二、高速电路和高速信号的基本概念通常会从两个角度来定义高速电路和高速信号：1、频率角度通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ-50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路或者信号占整个电路的系统达到一定的份量，如1/3以上，那么会称该电路为高速电路，相关的信号为高速信号。
2、信号上升时间角度通常认为当信号的传输延时小于其上升时间（或者下降时间）的1/6的时候，该电路会呈现出分布系统的特性，也将该电路称高速电路，相关的信号叫做高速信号。
基于上述两个角度对高速信号概念的描述，我们可总结为：即使一个信号频率很低，如只有25MHZ，也可能因为它的上升时间很陡而将其归入高速信号的范畴，应以处理高速信号的方法去处理它们。
在高速设计中上升时间是衡量高速信号的一个很重要的特性。
三、信号上升时间与信号功率谱的关系Howard Johnson的《High-Speed Digital Design》这篇经典之作的第一章对该问题进行了阐述和分析，给出了转折频率的概念以及其与信号上升时间的关系。
图5 一个随机数字波形及其功率谱上图5中信号的上升时间Tr为时钟周期的1/100。
从功率谱图中我们看到，当频率高于转折频率（Fknee）后，信号能量以远高于20dB/decade的速度下降，该频点后的能量在信号总能量中占有比例很小。
Howard给出了这个转折频率与信号上升时间的关系：Fknee=0.5/Tr（注：有的文献中也会按照0.35/Tr或者0.4/Tr来计算），从该式中我们可以看出该转折频率只与信号的上升时间有关。
因此说，信号的上升时间对信号的能量分布范围起到很关键的作用，上升时间越小（信号沿越陡），信号主要能量集中的范围越宽，如果要更加准确的测量信号，则需要示波器的带宽也越宽；反之，上升时间越大（信号沿越缓），信号主要能量集中的范围越窄，带宽较窄的示波器也能比较准确的测量信号。
四、上述25MHZ时钟测试问题的解释从上面的测试结果截图中我们可以看到，测量得到的时钟信号的上升时间约为600ps左右，除去示波器和探头的影响，信号本身的实际上升时间大约为500ps 左右。
那么代入公式Fknee=0.5/Tr可以得到该信号的功率谱的转折频率约为1GHZ；也就是说，用1GHZ带宽的示波器去测试该信号应该可以得到很好的精度，然而实际情况是用1GHZ的示波器测试该时钟信号时上升沿处的回沟并没有完全被体现出来；因此根据上述分析可以初步认为示波器带宽对该回沟的影响不应该是主要因素。
采样率过低也可能导致回沟问题的一个主要原因。
我们仔细分析在20Gs/s采样率下测得的信号，发现回沟时间恰好为100ps左右；而当采样率为10Gs/s时，两个采样点之间的时间间隔也正好为100ps左右，因此示波器在采样时很有可能不能正确地采集到回沟处的点，从而使得信号沿的回沟不能正确的得到显示。
为了很准确的测量信号的沿，需要有相对应的采样率，下图描述了信号上升沿与采样点间隔的关系，当采样率固定的情况下，信号上升沿越陡，两个采样点之间的盲区就越大，该盲区的细节就会得不到正确的显示。
图6 信号上升沿与示波器采样点间隔的关系五、合理选择测量示波器的建议1、首先，需要仔细分析需要测量的信号，不仅仅是频率，还应该关注信号的上升时间；因为一个基本的信号是由数个频率不同的正弦信号构成，信号沿越陡，信号中包含的高频正弦信号分离就越多，如果我们需要准确的测量信号则首先必须准确的测量这些高频正弦分量，这些正弦高频分量通常比信号本身的频率要高，具体有多高，则可以根据上升时间去估测。
2、要明确需要关注的信号的细节的程度，即信号在多大的时间间隔内出现不稳定因素如单调性、过冲等可能会给系统带来问题，然后再结合信号的上升时间来选取测试示波器的采样率。
参考资料【1】《High-Speed Digital Design》,Howard Johnson高速信号常见问题分析（二）--------高速信号线跨沟对眼图抖动的影响分析胡为东美国力科公司上海代表处【摘要】本文简单介绍了高速信号跨沟及回流的概念，并结合实际测试分析高速信号线发生跨沟现象时，高速信号的眼图、抖动以及频谱能量等有何变化。
【关键词】高速信号跨沟力科示波器眼图抖动一、高速信号跨沟及信号回流的基本概念下图1所示为一个信号流向及其回流示意图。
基于基尔霍夫定律，电流是闭环的，也就是说任意一个电路的节点只要有电流流出就一定会有电流流入，返回到节点（通常是驱动器）的电流通常就叫返回电流。
，且高频电流总是沿着最小的环路面积移动，高频返回电流通常是沿着阻抗最小的路径返回。
对于一个同轴电缆，其芯线为电流流动路径，而外壳的地就是返回电流的流动路径，所谓信号跨沟也就是返回电流的路径被断开或者是有部分沟槽；对于一个PCB板上的高速传输线来说，其电流流动路径为PCB板上的传输线，电流返回路径通常为与传输线相邻的地平面或者电源平面层（也称为传输线的参考平面），当与传输线相邻的参考平面层有沟槽等不完整现象时，返回电流的路径就可能被破坏，这时候也称高速信号跨沟。
如图1所示，当返回电流路径被断开或者被沟槽阻隔时通常称为高速信号跨沟。
图1 信号流向及回流路径示意图当高速信号发生跨沟现象时，整个电流的环路面积将增加，通常系统的EMC辐射也将增加。
同时传输线的特征阻抗也将发生变化（如下图2所示为信号线阻抗变化曲线），信号遇到传输线特征阻抗突变点时将发生发射、振铃等信号完整性问题。
图2 Lecroy WE100H-TDR 测得的PCB传输线阻抗变化示意图那么高速信号跨沟对信号的眼图、抖动、上升时间等影响是否很大呢？下面我们使用Lecroy的最新款示波器WP760 ZI 来实测下一个3.125Gb/s的XAUI信号跨越分割平面后的眼图、抖动、频谱等参数变化情况以及一个快沿信号（Lecroy的WP760 ZI自带有一个SMA输出接口可以发出一个上升时间为70ps左右（20%-80%），见下图3），可以很方便的用作快沿调试信号。
图3 Lecroy WP760 ZI输出的快沿脉冲信号二、3.125Gbits/s XAUI信号跨沟时眼图抖动等参数的变化1、眼图图4 XAUI信号未跨沟时的眼图及相关参数（左）以及有跨沟且沟槽宽度为120mil时的眼图及相关参数（右）（结果为Lecroy WP760 ZI测得）从图4可看出，信号跨越沟槽以后，眼图的张开度有明显减小，眼图各项参数均有一定程度的恶化，眼高降低了40mv左右（通常XAUI 信号规定接收端的信号幅度不低于50mv），眼宽也降低了20ps左右（大约为1/16UI），可见参考平面上的沟槽对信号眼图的影响还是非常明显的。
2、抖动XAUI信号没有跨沟情况抖动测试结果如下图5所示，图5 XAUI信号没有跨沟时的抖动测试结果（测得总体抖动Tj为219.4ps，固有抖动Dj为141.3ps）XAUI信号有跨沟情况（沟槽宽度为120mil）抖动测试结果如下图6所示，图6 XAUI信号跨越120mil宽度沟槽时的抖动测试结果（测得总体抖动Tj为255.4ps，固有抖动Dj为157.6ps）从图5、图6可以看出，信号跨越沟槽后总体抖动Tj增加了约40ps左右，固有抖动Dj增加了15ps左右。
3、信号频谱能量Lecroy的最新款示波器WP760 ZI新增了一个频谱分析仪选件，该选件的操作界面非常类似于R&S等频谱仪，可以很便捷的设定center frequency、span范围等，且可以实时显示峰值点的频率值及对应幅度值大小，操作起来非常方便简洁，界面如下图7所示：图7 Lecroy WP760ZI新增的频谱分析仪选件XAUI信号没有跨沟情况下频谱能量如下图8所示所示，图8 XAUI信号没有跨沟情况下3.125GHZ点处的功率谱能量（-49.9dbm）XAUI信号有跨沟情况（沟槽宽度为120mil）抖动测试结果如下图9所示，图9 XAUI信号跨越120mil宽度沟槽情况下3.125GHZ点处的功率谱能量（-49.5dbm）从图8和图9可见，信号跨越沟槽后，频谱能量略有增加，可能原因是信号环路增加，导致外部耦合进来的信号能量叠加进来或者是由于信号跨沟导致各频段能量分布发生变化导致的。