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2.4电源完整性的概念

2.4.1电源完整性的定义

电源信号是电信号的一个特例，因此，电源完整性是信号完整性的一个特例，电源信号在传输过程中同样具有完整性的问题。电源完整性，英文为PowerIntegrity，简称PI，指电源系统所产生的电源信号经供电传输线传输，到达受电器件电源输入管脚时，能够保证电压的波动量和电流的供给量满足受电器件正常工作的要求。电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好的特性，否则被供电的电路就不能正常工作。集成电路芯片，尤其是数字集成电路芯片，其工作的本质是内部晶体管状态的翻转，大量晶体管状态的翻转需要供电系统提供其所需要的瞬态变化量很大的电流，其所需的电源能量只能由电源供电单元所提供。以“个人资金供给系统”类比受电器件的电源供电单元，可以更直观地理解电源完整性的概念。 高速信号传输不正确是电子产品研制过程中经常遇到的问题；眼图测试高速信号传输HDMI测试

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②数字电路散热设计是数字电路设计工程师必备的第二项基本技能。一方面，数字集成电路的发展趋势是芯片的高集成度和小体积；另一方面，数字信号处理能力和速度在不断提升，必然带来数字电路功耗和热耗的增大。以上两方面的原因共同导致电路单位面积的热流密度增加。当热流密度增加到一定程度时，自然散热方式已经不能满足电路的散热需要，必须考虑并采取合适的散热措施，才能确保其在一定环境温度下正常工作。 眼图测试高速信号传输HDMI测试高速信号传输技术的复杂性；

第二，如何进行DVI信号的PCB布线设计和电缆选择，以保证信号在传输过程中保持其波形的失真在可容许的范围内，即被称为高速信号传输信号完整性的工程化技术。

第三，如何为DVI信号发生器和接收器芯片设计电源供电单元，以保证信号发生器和信号接收器能够正常工作，且不影响其他共电源芯片的正常工作，即被称为高速信号传输电源完整性的工程化技术。

第四，如何设计DVI信号传输线和屏蔽，以保证DVI信号在传输过程中具有一定程度的抗干扰能力，且不会对附近其他信号产生不可容许的干扰，即被称为高速信号传输电磁兼容性的工程化技术。

（3）设计仿真测试手段少

在工程实践中，SI、PI和EMC设计、仿真、测试所需要的工具和设备比较昂贵，不如逻辑设计和电子设计所需要的设计、仿真和测试所需要的工具和设备普及。对于电源完整性设计、仿真和测试，有一些仿真分析工具软件，但缺少的电源完整性的测试工具和设备，这种现状对于电源完整性技术的工程应用本身是非常不利的。对于信号完整性设计、仿真和测试，相关的工具和设备倒是存在，但一方面这些工具和设备价格比较昂贵；另一方面，由于学习和掌握的难度较大，这基本上是专业从业人员的事，大多数电子设计工程师或者没有条件，或者只能望而却步。对于电磁兼容性设计、仿真和测试，工具和设备似乎很多，但是设计和仿真的工程化还没有达到与实际情况相符的水平，测试工具和设备，尤其是电磁兼容暗室的投资，对于一般的公司而言不像是购买一台示波器那样，是很容易决策的事情。综上所述，SI、PI和EMC在设计、仿真和测试方面，研发人员所能做的工作比较少，这也决定了电子设计工程师往往是靠经验，而不是靠科学、靠技术、靠工具、靠手段进行设计、仿真、测试。靠经验的东西，很难掌握和理解，事情就会变得复杂起来，其难度也就不好说了。 高速信号传输用串行还是并行；

①高速信号是需要对其传输线进行设计，以确保在传输过程中其波形失真度可以接受的那些信号。模拟信号传输都应该看作高速信号传输，数字信号如果其传输线长度大于该数字信号有效比较高谐波（一般为基频的3~5倍）波长的1/4，该数字信号相对该传输线就是高速信号。

②信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是高速信号传输所涉及的三大支撑技术。

③信号完整性表示信号的质量在经过传输通道传输后仍保持相对良好，需要为各种信号选择设计合适的信号传输通道，使得高速信号传输的电信号能够保形传输。

④电源完整性表示信电源信号的质量在经过传输后仍保持相对良好，选择和设计良好的电源转换装置、中远距电源供电中继电容器、近距电源供电中继电容器和电源信号传输通道是保证电源完整性的基本要求。

⑤电磁兼容性表示电子系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他电子系统和设备造成干扰 高速信号传输的相关概念；江苏高速信号传输联系方式

数字信号是否为高速信号，除了与信号的频率有关，还与传输它的线路长度有关；眼图测试高速信号传输HDMI测试

高速信号传输技术的复杂性

（1）与高速信号传输相关的理论及概念缺失在学术上，与高速信号传输相关的SI、PI和EMC理论、概念和技术相当完整和成熟。但是，高速信号传播在电子设计工程化技术方面的理论和概念严重缺失。大多数从事电子设计专业的工程师缺少SI、PI和EMC相关理论、概念和技术，主要原因是在高等教育过程中缺少这些理论课程的教育和培训，在工作实践中也很少有相关专业理论、概念和技术的学习和培训。大多数高校还没有高速信号传输技术相关专业课程。大部分高校虽然设立电磁兼容性专业课程，但这些课程是专为电磁兼容专业的学生而设立的，课程的内容尤其是麦克斯韦方程的解算对于一般电子设计专业的学生来讲很高深，电子设计专业讲授的大多是逻辑设计和电子设计的相关课程。

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