讯号传输基本工作原理

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訊號於NB中的傳輸
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螢幕與信號傳輸 - PC
常用在桌上型PC上,其原理是利用陰極射線管打出電子束,這些電子束打在螢幕上的 螢光屏就會顯現出光與顏色
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線材傳輸特性 - VSWR电压驻波比
VSWR(Voltage Standing Wave Ratio 电压驻波比，又简称驻波比)是反射系数， 是信号反射电压与入射电压的比值
VSWR 的理想值（最小值）是1，在该状态，说明整个传输线信号传输时，没有任何 反射。 影响它的因素一般是由于传输线的阻抗不连续性引起的 .连接器的设计 .同轴线的影响 .组装连接器和同轴线时工艺的影响
電子線與Teflon線對絞之特性阻抗之計算方式如上
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特性阻抗 – coaxial cable
同轴线中高频信号传输的现象截然不同于低频或是直流. 有不可忽略的功率散逸 (Power Dissipation) 于连接信号源和负载的传输线路上 功率的散逸是被视作个反射回信号源的功率. 同轴传输线受导体的结构影响, 而有一 高频信号的阻值,既是特性阻抗(Characteristic Impedance). 主要定義在兩導体絕緣后 之間的阻抗 同轴线传输信号, 受特性阻抗大小影响着两个重要的因素: - 高功率信号的处理能力(High-power handling) - 信号低传输损失(Low Loss)的能力
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Coaxial cable特性介紹
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線材結構 - Single coaxial
Jacket
Shielding Insulation Conductor
碼器有焊在主機板上或線材PC板上兩種形式, 其主要控制信號為下列所示:

VCC,VCC GND,GND 0-,0+ GND 1-,1+ GND 2-,2+ GND CLK-,CLK+ GND X,X GND,GND
電源 接地 R編碼, 水平控制,垂直控制編碼 接地 G編碼, 水平控制,垂直控制編碼 接地 B編碼, 水平控制,垂直控制編碼 接地 時脈控制編碼 接地 空PIN 接地
訊號傳輸 - 常用LCD形式(TFT)
TFT(Thin Film Transistor薄膜晶體管) 目前常使用的材料,改善了視角問題, 其主要控制信號為下列所示
CLK
ENAB HSYNC
時脈控制
聚焦 水平控制
VSYNC
R0,R1~R5 G0,G1~G5
垂直控制
顏色控制 (紅) 顏色控制 (綠)
與低頻AC交流電（60Hz）其電線（並非傳輸線）中，所出現的阻抗值（Z）並不完 全相同。 數位系統當整條傳輸線的Z0都能管理妥善，而控制在某一範圍內（± 10﹪或 ± 5﹪）者 ，此品質良好的傳輸線，將可使得雜訊減少而誤動作也可避免。 涉及Z0的變異單數有任一項發生異常，其訊號的能量必然會發生部分前進，而部 分卻反彈反射的缺失,務必產生雜訊及訊號損失。
B0,B1~B5
VDD GND
顏色控制 (藍)
電源 接地
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訊號傳輸 - 常用LCD形式(LVDS)
LVDS(Low Voltage
Differ Signal低電壓信號 )
同樣是採用TFT螢幕,不過為了省電及減少發熱量,因此採用編碼與解碼的方式來精簡訊號線,其編
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線材傳輸特性 - RL 回波损耗
RL (Return loss回波损耗) RL与VSWR考核的是同一指标，是信号反射的测量，其单位是ｄＢ,它与VSWR存在 如下的关系公式
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線材結構 – Twin coaxial
Jacket
Shielding Insulation Conductor
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d
D
特性阻抗( Z0) 与同轴线结构的关系: 同轴线理想的特性阻抗是由d, D和εr所决定.
Zo = 120/ e1/2*ln(D/d)
D:芯線絕緣皮距离 d:芯線導体中心距离
- 若仅减少d, 同轴线特性阻抗增加. - 若仅减少D, 同轴线特性阻抗减少. - 若仅减少εr, 同轴线特性阻抗增加.
線材傳輸特性 – Time Delay时间延迟
Time Delay 延迟
它指的是信号经过一传输线时，所用的时间。
它依赖与 - 传输线本身的长度 - 传输线的VP
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線材傳輸特性 – Insertion Phase 插入角
Insertion Phase（插入角） 它连系传输线的长度与波长的关系，用角度标示。 波长＝C(光速)/频率（HZ） 举例： 如果一cable assembly 要求Insertion Phase 在30MHZ是360度，刚好一个周期。 那么Cable的长度要求刚好一个波长＝10ｍ。 在一周期内，0度与360度的点是重合的。即某一频率点，Insertion Phase要求0度与 360度是相等的。
d
D
特性阻抗( Z0) 与同轴线结构的关系: 同轴线理想的特性阻抗是由d, D和εr所决定. - 若仅减少d, 同轴线特性阻抗增加. - 若仅减少D, 同轴线特性阻抗减少. - 若仅减少εr, 同轴线特性阻抗增加.
Zo =60/ e1/2*ln(D/d)
D :編織層等效直徑 d : 芯線導体直徑
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大綱
TDR工作原理 － TDR – 時域反射器 － 工作原理 － 距离測定 － 測試不良判定
EMI電磁干擾 － 何謂 EMC & EMI － 电缆的屏蔽效能 － 影响屏蔽效能的因素 － EMI產生 － EMI類型 － EMI解決方案
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各種線材應用
Coaxial cable AWG36 (非50歐姆) 作為電源線,因為其蕊線較粗,能承受較大的電流(O.7A),且因電源因不考慮匹 配阻抗,而且50歐姆線徑太粗,會造成製程困難度增加,因此不用50歐姆的36號 線(非50歐姆的外徑為0.39mm而50歐姆的外徑為0.51mm). Coaxial cable AWG40(50歐姆)
GND
1-,1+ GND 2-,2+ GND CLK-,CLK+
GND
B2-,B2+ GND BCLK-,BCLK+
4對訊號線
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8對訊號線
訊號傳輸 - LVDS原理
VGA卡
CLK
編碼晶片
0-,0+ R編碼, 水
解碼晶片
CLK
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阻抗匹配不良的後果
下圖中的軟管突然被山崎的兒子踩住，造成軟管兩端都出現異常，正好可說明 上述特性阻抗匹配不良的問題。
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阻抗匹配不良造成雜訊
訊號能量的反彈，將造成原來良好品質的方波訊號，立即出現異常的變形（即發生 高準位向上的Overshoot，與低準位向下的Undershoot，以及二者後續的Ringing）, 當時脈速度愈快時雜訊愈多也愈容易出錯。
CLK-,CLK+
時脈控制編碼
時脈控制 ENAB 聚焦 HSYNC 水平控制 VSYNC 垂直控制 R0,R1~R5 顏色控制 (紅) G0,G1~G5 顏色控制 (綠) B0,B1~B5 顏色控制 (藍)
作為信號線,因考慮到匹配阻抗,所以要用50歐姆的線,其耐電流為(0.4A.)
電子線 低頻率線使用,或對絞代替同軸線作高頻信號傳輸
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各種線材應用
鐵氟龍線 多用在INV端用作電源,其外徑較電子線小,其價格稍便宜, Coaxial cable AWG32(非50歐姆) 由於大螢幕需能耐較大的電流(1.2A)
螢光屏
電子束
陰極射線管
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螢幕與信號傳輸 – NB
LCD (Liquid Crystal Display液晶螢幕) 在螢幕上有許多極小的發光體,但僅能顯出細微的光及顏色,因此需加一片背光板 來提供亮度
被光板
LCD Screen
訊號傳輸基本工作原理
Prepared By: Zhen.Tan June 16’04
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大綱
Coaxial cable － 線材結構 － 特性阻抗(coaxial cable & PCB) － 各種線材運用 － 線材傳輸特性 訊號於NB中的傳輸 － 螢幕與信號傳輸 － 訊號傳輸
LCD
時脈控制 ENAB 聚焦 HSYNC 水平控制 VSYNC 垂直控制 R0,R1~R5 顏色控制 (紅) G0,G1~G5 顏色控制 (綠) B0,B1~B5 顏色控制 (藍)
平控制,垂直控制 編碼
1-,1+ G編碼, 水
平控制,垂直控制 編碼
2-,2+
B編碼, 水平控制,垂直控 制編碼
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特性阻抗 - PCB
PCB之“特性阻抗”與訊號線之線寬（w）、線厚（t）、介質厚度（h）與介質常 數（Dk）有關。 計算公式如下：
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阻抗匹配不良的後果
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訊號傳輸 - XGA與SXGA信號
XGA
Vcc,Vcc
GND GND 0-,0+ GND XX GND GND GND Vcc,Vcc
SXGA
GND
B0-,B0+ GND B1-,B1+
Xxxx
A0-,A0+ GND A1-,A1+ GNG A2-,A2+ GND ACLK-,ACLK+
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訊號傳輸 - 解析度
解析度類別:
VGA


640*480
SVGA
XGA
800*600
1024*768
SXGA 1280*1024 UXGA 1600*1200
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特性阻抗 – coaxial cable
同轴线传输信号中,最大功率的处理能力发生在约30Ω的特性阻抗. 处理最小信号，衰 减能力是发生在特性阻抗是77Ω的时候. 50Ω是兼顾两者的最佳选择, 高频微波系统选择50Ω的特性阻抗. 75Ω的特性阻抗被用于有线电视系统, 这是因为它需要传送长距离的模拟视讯信号 90+/-13.5 Ω為USB訊號線傳輸使用
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線材傳輸特性 - VP 传输速率
VP (Velocity Propagation 传输速率) 它指的是信号经过传输线时，传输速度与光速的比值。它依赖于同轴线材的绝缘 材质。
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線材傳輸特性 – Attenuation衰减
Insertion loss 插入损耗，又叫Attenuation 衰减
它指的是信号经过传输线时，信号的损失。信号是随着传输距离的增加而减小
单位是ｄＢ.一般包括三部分
.同轴线的信号损失（包括，材料吸收的部分，反射的部分，泄漏的部分） .连接器的信号损失 .组装cable与连接器时的反射损失