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隨著系統(tǒng)設計復雜性和集成度的大規(guī)模提高,電子系統(tǒng)設計師們正在從事100MHZ以上的電路設計,總線的工作頻率也已經達到或者超過50MHZ,有的甚至超過100MHZ。目前約50% 的設計的時鐘頻率超過50MHz,將近20% 的設計主頻超過120MHz。
當系統(tǒng)工作在50MHz時,將產生傳輸線效應和信號的完整性問題;而當系統(tǒng)時鐘達到120MHz時,除非使用高速電路設計知識,否則基于傳統(tǒng)方法設計的PCB將無法工作。因此,高速電路設計技術已經成為電子系統(tǒng)設計師必須采取的設計手段。只有通過使用高速電路設計師的設計技術,才能實現設計過程的可控性。
(二)、什么是高速電路
通常認為如果數字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ,而且工作在這個頻率之上的電路已經占到了整個電子系統(tǒng)一定的份量(比如說1/3),就稱為高速電路。
實際上,信號邊沿的諧波頻率比信號本身的頻率高,是信號快速變化的上升沿與下降沿(或稱信號的跳變)引發(fā)了信號傳輸的非預期結果。因此,通常約定如果線傳播延時大于1/2數字信號驅動端的上升時間,則認為此類信號是高速信號并產生傳輸線效應。
信號的傳遞發(fā)生在信號狀態(tài)改變的瞬間,如上升或下降時間。信號從驅動端到接收端經過一段固定的時間,如果傳輸時間小于1/2的上升或下降時間,那么來自接收端的反射信號將在信號改變狀態(tài)之前到達驅動端。反之,反射信號將在信號改變狀態(tài)之后到達驅動端。如果反射信號很強,疊加的波形就有可能會改變邏輯狀態(tài)。
(三)、高速信號的確定
上面我們定義了傳輸線效應發(fā)生的前提條件,但是如何得知線延時是否大于1/2驅動端的信號上升時間? 一般地,信號上升時間的典型值可通過器件手冊給出,而信號的傳播時間在PCB設計中由實際布線長度決定。下圖為信號上升時間和允許的布線長度(延時)的對應關系?!?/span>
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