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隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們正在從事100MHZ以上的電路設(shè)計(jì),總線的工作頻率也已經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)50MHZ,有的甚至超過(guò)100MHZ。目前約50% 的設(shè)計(jì)的時(shí)鐘頻率超過(guò)50MHz,將近20% 的設(shè)計(jì)主頻超過(guò)120MHz。
當(dāng)系統(tǒng)工作在50MHz時(shí),將產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和信號(hào)的完整性問(wèn)題;而當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘達(dá)到120MHz時(shí),除非使用高速電路設(shè)計(jì)知識(shí),否則基于傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的PCB將無(wú)法工作。因此,高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須采取的設(shè)計(jì)手段。只有通過(guò)使用高速電路設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)技術(shù),才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的可控性。
(二)、什么是高速電路
通常認(rèn)為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過(guò)45MHZ~50MHZ,而且工作在這個(gè)頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個(gè)電子系統(tǒng)一定的份量(比如說(shuō)1/3),就稱為高速電路。
實(shí)際上,信號(hào)邊沿的諧波頻率比信號(hào)本身的頻率高,是信號(hào)快速變化的上升沿與下降沿(或稱信號(hào)的跳變)引發(fā)了信號(hào)傳輸?shù)姆穷A(yù)期結(jié)果。因此,通常約定如果線傳播延時(shí)大于1/2數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)端的上升時(shí)間,則認(rèn)為此類(lèi)信號(hào)是高速信號(hào)并產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。
信號(hào)的傳遞發(fā)生在信號(hào)狀態(tài)改變的瞬間,如上升或下降時(shí)間。信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端到接收端經(jīng)過(guò)一段固定的時(shí)間,如果傳輸時(shí)間小于1/2的上升或下降時(shí)間,那么來(lái)自接收端的反射信號(hào)將在信號(hào)改變狀態(tài)之前到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。反之,反射信號(hào)將在信號(hào)改變狀態(tài)之后到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。如果反射信號(hào)很強(qiáng),疊加的波形就有可能會(huì)改變邏輯狀態(tài)。
(三)、高速信號(hào)的確定
上面我們定義了傳輸線效應(yīng)發(fā)生的前提條件,但是如何得知線延時(shí)是否大于1/2驅(qū)動(dòng)端的信號(hào)上升時(shí)間? 一般地,信號(hào)上升時(shí)間的典型值可通過(guò)器件手冊(cè)給出,而信號(hào)的傳播時(shí)間在PCB設(shè)計(jì)中由實(shí)際布線長(zhǎng)度決定。下圖為信號(hào)上升時(shí)間和允許的布線長(zhǎng)度(延時(shí))的對(duì)應(yīng)關(guān)系?!?/span>
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