原创：Cece Chen＠DigiKey得捷真人ag百家乐
著作综合
本文中，DigiKey先容并讨论了信号竣工性时使用的一些术语，以及瞎想东说念主员需要讨论的问题，然后先容了Amphenol优异的电缆和运动器处理决策，证据这些处理决策奈何确保瞎想生效。
跟着接济东说念主工智能 (AI) 的高性能数据中心的兴起，信号竣工性 (SI) 变得至关蹙迫，这么才能以更高的速率传输海量数据。为确保信号竣工性，瞎想东说念主员必须安谧电路板布局并使用适合的导线和运动器，从而最大铁心地减少反射、噪声和串扰。此外，还必须了解传输线、阻抗、回波损耗和共振等基开心趣。
传输泄漏
传输线由两根（偶然是三根）长度不为零的导体构成，导体之间由电介质进攻（图 1）。电路元件之间的导体传输电信号，并将损耗或失真降至最低。常见的导体是铜等金属，这些金属材料具有高导电性、出色的传输性能和低功率损耗，何况资本相对较低。金是一种极佳的导体，但由于资本崇高，其使用仅限于对耐腐蚀性条款较高的应用，如运动器插针和插座。其他金属和合金亦然针对特定应用或材料特质而斥地的。
图 1：传输线由通过电介质进攻的导体构成。导体间的位置不错平行，也不错齐心。
电介质是一种非导电材料，通过在导体的导电几何景观周围区域形成绝缘层来进攻导体。电介质的特质会影响相邻导体上的信号传输。
介电常数 (Dk) 和耗散因数 (Df) 是影响传输线的蹙迫电介质特质。Dk 决定信号在泄漏上的传播速率。举例，Dk 较低的材料传播速率较高。Df 默示信号沿传输线传输时材料里面的能量损耗。Df 越小，信号衰减越小，高频信号尤其如斯。
常见的电介质包括空气和各式塑料。典型的印刷电路板（PC 板）基材是一种称为阻燃剂 4 (FR-4) 的电介质，即一种浸渍了阻燃环氧树脂的玻璃纤维编织布的复合材料。
标准传输线建树包括同轴电缆、双绞线、PC 板带状线和 PC 板微带线。这两根导体远隔为信号旅途和复返旅途。输电线上的电压是沿着泄漏在导体之间测量的，而电流则是通过任一导体测量的。
在 SI 方面，传输线是在两个导体之间传输横向电磁波 (TEM) 或准 TEM 波的漫步式电气元件。这些波包含与其传播场所垂直的交变电场 (E) 和磁场 (H)（图 2）。
图 2：传输线哄骗交变式正交电磁场沿泄漏传播能量。(图片着手：Amphenol）
变化的电场产生变化的磁场，形成一系列轮流退换，使 TEM 波沿着垂直于两个场的场所在传输线上传播。
电路元件之间的传输线运动可建树为单端或差分式运动（图 3）。
图 3：传输线既可建树为单端（不屈衡），使用一根信号线和一根复返线或接地线；也可建树为差分式（均衡），使用两根互补信号线和一根接地线。（图片着手：Amphenol）
单端建树使用一条信号线和一条地线。信号并空虚足疏浚，这种建树被视为不屈衡传播方式。差分派置使用两条互补信号线和一条地线，每每寥寂驱动。差分信号是均衡传播方式的一个例子，因为需要柔顺的信号是两个信号间的数学差值。
传输线阻抗
电阻抗是指电路对外加交流电压产生的电流的顽抗，单元为欧姆 (Ω)。阻抗是导体上每小数的电压与电流的复数比。
传输线必须大要限定其阻抗，以传输高速/高带宽信号，而不会因反射而导致信号质料下跌。传输泄漏上各点的瞬时阻抗是恒定的，称为特质阻抗。印制线宽度、间距、长度以及印制线和接地平面之间的介电特质共同限定传输泄漏阻抗。
特质阻抗不错看作是波在长度普遍于传播信号波长的泄漏上传播时所产生的能量传递阻力。
信号反射
若是信号通过传输线传播到负载，而负载的阻抗等于传输线的特质阻抗，则信号实足传递到负载。若是负载阻抗与泄漏的特质阻抗不同，那么入射到负载上的部分能量就会反射答信号源。
反射电压 VR 的幅值与入射电压 VI 的幅值之比即是反射统统（图 4）。该比值取决于负载阻抗 (ZL) 和传输泄漏的特质阻抗 (ZC)。
图 4：反射统统取决于负载和传输泄漏的特质阻抗。(图片着手：Amphenol）
信号穿过介质阻抗不匹配的边界时会产生反射（图 5）。在每个界面处，反射统统决定反射的幅值和相位。招揽器收到的信号是辐射信号与延时反射信号之和。
图 5：传输信号因反射重量而失真，且技巧延伸与反射旅途的传播延伸成正比。(图片着手：Amphenol）
Z2 和 Z3 的纠合处会将部分入射信号反射回辐射器，而大部分入射能量则会链接射向招揽器。反射信号如在反向旅途中遭逢失配，部分能量会反射回招揽器。信号旯旮的反射极性取决于纠合处的阻抗是增大还是减小。反射技巧则取决于纠合处之间的物理距离。从招揽器看到的信号是传输信号和扫数反射信号的总额。
请安谧，由于存在反射，招揽信号的顶部和底部电平并不均匀。若是反射幅值实足大，ag真人百家乐真假读取数据时就会出错。SI 的要道想到打算之一是减少相配反射。
回波损耗和插入损耗
传输泄漏在频域和时域中均进行了特征化。在频域中，反射所以回波损耗 (RL) 的景观测量的，单元为分贝 (dB)（图 6）。未能到达负载的入射功率部分用插入损耗 (IL) 默示，单元亦然 dB。插入损耗越低，运动性能越好。
图 6：回波损耗测量的是频域中的反射功率，而插入损耗测量的是负载招揽到的功率。(图片着手：Art Pini）
用于形色散装同轴电缆上的插入损耗的参数是单元长度上的衰减，以分贝/英尺 (dB/ft) 或分贝/米 (dB/m) 为单元。
噪声
噪声是出当今传输线上的扫数不念念要的信号。反射可被视为一种噪声，会破损招揽到的信号。非传输泄漏上的噪声可能四肢假信号被招揽。
噪声有多种着手，举例热噪声、影响传输泄漏的外部辐射以及来自兼并缔造内另一条泄漏的噪声（串扰）。这些源泉的能量会添加到传输泄漏中的信号上。噪声的特征化参数是信噪比 (SNR)，即传输线上信号功率与噪声功率之比。信噪比越高，信号质料越好。
串扰
串扰是一种由相邻泄漏的电磁 (EM) 场相互作用而出当今传输泄漏上，但未径直斗争的一种噪声。串扰是并不但愿出现的噪声的子类别。串扰是由袭击者（载波）泄漏和受害者（招揽器）泄漏之间的线对线电容耦合或线对线电感耦合引起的（图 7）。
图 7：电压变化的容性耦合或电流变化的理性耦合可导致从袭击者到受害传输线上出现串扰 (图片着手：Amphenol）
串扰凭证受害者罗致到耦合噪声的位置进行标注。近端串扰 (NEXT) 出当今传输线或被测缔造 (DUT) 的辐射端，而远端串扰 (FEXT) 则出当今招揽端。
为了减少串扰，可采用以下次序：增多相邻传输线之间的距离、减小径径长度、使用差分泄漏以排斥两条线的共同噪声、保抓相邻电路板层上的印制线垂直，以及采用全体接地和电磁打扰 (EMI) 屏蔽层。
谐振
当信号旅途是四分之一信号波长的倍数时会发生谐振。在这些点上，反射信号与入射波形成访佛，会放大或衰减传输信号。与这些波长相对应的频率称为谐振频率。
谐振会形成噪声或信号失真，产生的原因是信号旅途中的未端接的传输线部分（也称残桩）或非理念念的接地回波。图 8 自满了在一个每秒 12 千兆比特(Gbps) 的信说念上，两种长度的不同残桩所产生的谐振效应。
图 8：所示为 12 Gbps 信说念上两种长度的传输线残桩所产生的谐振效应。(图片着手：Amphenol）
用红色方框标出的残桩长度为 0.25 英寸(in.)，谐振频率约为6 千兆赫（GHz）。绿色复选框下的三个短残桩的长度为0.025 in.。这些残桩的谐振频率增大了 10 倍，即60 GHz。左上角的频谱分析图给出了两种频谱反馈弧线。红色频谱是 0.25 in. 残桩的反馈，绿色迹线则是 0.025 in. 残桩的反馈；0.25 in. 残桩自满了以 6 GHz 为中心的“吸出”反馈，且振幅较低。
右上眼图访佛了 011、001、100 和 110 的多比特序列，以生成 SI 图形化测量值。唯有保抓眼睛睁开，传输就生效了。垂直闭眼是由于噪声、反射和串扰形成的。水平闭眼与抖动等定时问题联系。由于信号幅值缺失，6 GHz 谐振会导致眼图塌陷。
互联组件规格中的SI
在数据中心中接济 AI 处理器的互连组件包括同轴和双绞线电缆、运动器和电路板（图 9）。这些组件每每以特质阻抗和带宽来指定。SI 规格包括衰减、速率因子、回波损耗、插入损耗和串扰。
图 9：要接济数据中心中的 AI 处理器，就需要采用高速电缆和运动器，以确保各组件之间准确可靠的通讯。
Times Microwave Systems 的 LMR-400-ULTRAFLEX50Ω 低损耗电缆即是一种同轴电缆，额定频率为 6 GHz，可室表里使用。其频率衰减为 900 MHz 时 0.05 dB/ft，5.8 GHz 时增大至 0.13 dB/ft。这种同轴电缆的传播速率（处理反射时使用的规格）是光速的 80%，即速率统统为 0.8。反射和传输损耗由电缆本身长度决定，散装电缆规格中莫得给出。
对运动器等组件的限定有所不同。Amphenol Communications Solutions 的 10128419-101LF 是 112 位公头运动器，可用于背板。这种运动器可处理最大比特率为 25 Gbps 至 56 Gbps 的数字信号，且触头的特质阻抗为 92 Ω。这是一种多触头运动器，插入损耗和串扰规格至关蹙迫（图 10）。
图 10：10128419-101LF接头的蹙迫插入损耗和串扰规格与频率的函数关系。(图片着手：Amphenol）
这些是与互连组件干系的典型 SI 规格。
结语
在 AI 数据中心等高速系统的扫数这个词瞎想经由中，必须讨论 SI。影响 SI 的要素好多，瞎想东说念主员必须讨论到扫数这些要素，以削弱其影响。通过正确的电路板印制线布局以及适合的导线和运动器，不错最大铁心地普及 SI。
小编的话
电缆和运动器通过低损耗传输、阻抗匹配、电磁屏蔽、机械融会四大机制，大要保险信号在幅度、时序和噪声方面的竣工性。而在高频/高速场景中，其瞎想还要纠合材料科学、精密加工和仿真器具，方可应答信号衰减、串扰和打扰的挑战。您在信号竣工性瞎想中奈何采用电缆和运动器？您对电介质的选型有哪些教化或疑问？接待留言真人ag百家乐，共享交流！