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高速电路信号完整性分析与设计 电子工业出版社教材 配套电子教案 第二章 高速信号完整性的基本理论 基本电磁理论 高速电路基本知识 信号完整性的基本概念 基本电磁理论 麦克斯韦方程组 经典电磁理论的基石是麦克斯韦方程组，它是描述一切宏观电磁现 象的基本规律。 麦克斯韦方程组如下： 微分形式 积分形式 基本电磁理论 高频时的一些效应： 集肤效应：在高频情况下，电磁波进入良导体中会急剧衰减，甚至在还 不足良导体中一个波长的距离内，电磁波已受到显著衰减，所以高频电 磁场只能存在于良导体表面的一个薄层内，这种现象称为集肤效应。 近邻效应：当通有相反方向电流的两邻近导体，在相互靠近的两侧面最 近点电流密度最大；当两载流导体电流方向相同时，则两外侧面的最远 点电流密度最大。 基本电磁理论 传输线理论 广义传输线是导引电磁波沿一定方向传输的导体、介质或由它们组成 的导行系统。我们一般所讨论的传输线是指微波传输线，是长线理论， 即当传输线的几何尺寸与电磁波的波长可以相比拟时，必须考虑传输线 的分布参数(或称为寄生参数)。 基本传输线理论：当传输线是长线时，即传输信号速率或频率达到一定 值时，传输信号的通道上的分布参数必须考虑。 集成传输线理论：集成传输线包括微带线、带状线、耦合线和各种共面 波导。 基本电磁理论 匹配理论 阻抗匹配理论 ：要使信号在传输线上无反射传输，即 信号能量完全被负载所吸收，则传输线的负载阻抗与 传输线的特性阻抗相等，即ZL = Z0 = Zin，使线上电 压与电流为行波，此种匹配称为阻抗匹配。 基本电磁理论 (a)输出/输入功率关系 图(b)阻抗匹配关系图 基本电磁理论 阻抗变换器的设计原理 阻抗变换器的设计方法，根据使用元件及工作频率高低，大致可分为无 源元件型和传输线型两种。这里仅就无源元件型的设计进行说明。 无源元件型电路是利用电感及电容来设计的。 根据工作频宽的大小，基本上可分为： (1) L型 (2) T型 (3) 型 基本电磁理论 (a)L型匹配电路(RSRL) (b) L型匹配电路(RSRL) 基本电磁理论 T型匹配电路 型匹配电路 高速电路基本知识 时间与频率、时域与频域 时间与距离 集总系统 带宽与上升时间 四种电抗 信号完整性的基本概念 信号完整性(Signal Integrity, SI)主要讨论的是信号沿 导线传输后的质量和时序问题。 通常，需要解决的信号完整性问题包括： （1）反射(Reflection) （2）串扰(Crosstalk) （3）过冲(Overshoot)和下冲(Undershoot) （4）振铃(Ringing) （5）地平
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