高速,低速信号一般用于数字电路中,模拟和射频电路更喜欢用高频,低频信号这样的说法。 高速信号通过PCB走线进行传输的时候会发生一些问题,造成反射、振荡、地弹、串扰等一系列信号完整性问题。
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)。
信号频率,指的并非是信号的周期频率,而是信号的有效频率,所谓信号的有效频率(Fr),
指的是由信号的上升下降时间所决定的频率,若假设某信号上升下降时间相同,则该信号的有效频率为
= 0.35/ Tr(10%-90%)≈5
其中,Tr(10%-90%)为由信号的10%到90%所需时间。
通常认为,信号线长度小于信号有效的1/6为低速信号,大于信号有效长度的1/6
为高速信号,而信号有效波长为
U=(0.35/)/D
D:信号在PCB上走线延迟(ps/inch),在FR-4材质中D≈180ps/inch≈7.09X10^(-9)
(1inch=2.54cm)
因此,区分某信号为高速信号还是低速信号的步骤是:
(1)获取信号有效频率
(2)计算信号有效长度U
(3)获取实际信号线长度L
(4)若L< 1/6U,为低速信号,若L > 1/6 U,为高速信号
综上所述:对于数字电路,关键是看信号的边沿陡峭程度,即信号的上升、下降时间,信号从10%上升到90%的时间小于6倍导线延时,就是高速信号。
特别的是,在计算有效频率时,如果不方便测量信号的上升时间,对于周期频率低于
1GHz信号,可认为信号有效频率为周期频率5倍,例如,周期频率为100MHz的信号,
可估计其有效信号频率= 500MHz;
而对于周期频率高于1GHz信号,基本不用计算,绝大部分都属于高速信号了。