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高速信号衡量标准的推导

网络搜索“什么是高速信号”或“低速信号与高速信号的区别”,出现一堆解释,例如:

(a)信号是否为高速信号,取决于两个因素:信号频率和信号传输路径长度(信号线长度)。

(b)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已经占到了整个电子系统一定的份量(比如说1/3),就称为高速电路。

(c)如果是站在传输延时的角度考虑的话,上升时间<1/6的传输延时,就是高频信号!

甚至,这都是错误的结论...人云亦云,并未抓住为何要区分高速信号或高速电路的问题根源,即系统能够接受多大的反射噪声。

其实,如果以常见的“信号上升时间的1/6”将信号衡量为高速信号的话,总结下来有以下三种不同的解释,如下:

1)当传输线延时大于信号上升时间的1/6时,

2)当传输线长度大于传输有效长度的1/6时,

3)当传输线长度大于信号有效波长的1/6时,认为是高速信号,需要进行信号完整性设计;否则认为是低速信号。直觉来看,这三种衡量标准之间应存在某种联系,下文是推导过程。

电信号(电磁波,电磁场)在空气中的传播速度等于光速,即3*10^8 m/s = 186 280 mile/s = 12 inch/ns;电磁波在其他物质中的传播速度等于光速除以该物质相对介电常数(dielectric constant)的平方根,即

具体参考如下附件:

高速信号衡量标准的推导V1.0 _ 电源先生 20170626.pdf

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