在高速数字系统中,随着时钟频率的提高,数据传输的有效读写时间越来越少,想要在极短的时间内让数据信号从驱动端(源端)完整地传送到接收端(目的端),必须满足严格的时序关系,因此精确的时序计算、分析与控制显得十分重要。

在高速数字系统中,为了使系统的各部分器件之间能够互相顺利进行数据的传输,需要对时钟或使能信号的时序进行恰当地调整,使所传输的数据信号能够在正确的时间内被锁存,从而满足接收器件所必需的建立时间和保持时间。

在高速数字系统中,时钟信号通常采用传输线进行传输。故了解信号在传输线的传播速度也十分必要。一般认为信号的传播就是电流的传播,电子移动的速度就是信号的传播速度。但我们知道,信号在传输线的传播有两个路径:信号路径和电流返回路径。当信号源接入后,信号开始在传输线上传播,两条路径之间就产生了电压,而这个电压差又使两导线之间产生电场,继而激发出磁场。突变的电压会产生突变的电场和磁场。而电场和磁场会相互铰链在一起,并以变化电磁场的速度(即光速)在传输线周围的介质材料中传播。在这里,信号是以电磁场形式,而非电流形式传播的。也可以说信号是以电磁波的形式在周围介质中传播的。利用麦克斯韦方程可以精确地描述电磁场的行为特征。电磁场的变化速度v由下式决定

式中,eo=8.89x10-挖F/m,为自由空间的介电常数;s,为材料的相对介电常数;.uo--4gxl0-7H/m,为自由空间的导磁率;Ⅳ,为材料的相对导磁率。将常数项用数据代入后得

式中,c=2.99x108 m/s,是光在自由空间中传播的速度。

由于几乎所有材料的相对磁导率p,都为1,所以上式中的相对磁导率m这一项可以忽略,于是有

除了空气,其他材料的介电常数￡。都大于1,所以信号在传输线中的速度总是小于光速2.99*108M/s.由此看来,电磁场的形成快慢,以及周围的介质材料特性共同决定了信号的传播速度。