高速数字电路设计

只看该作者 · 2016-7-26 07:40

高速数字电路设计跟低速数字电路设计不同的是：他强调组成电路的无源部件对电路的影响。这些无源器件包括导线、电路板和组成数字产品的集成电路。在低速设计中，这些部件单纯的只是电路的一部分，根本不用多做考虑，可是在高速设计中，这些部件对电路的性能有着直接的影响。

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无源电路单元是如何影响信号传输的（振铃和反射）

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信号间的相互影响（串扰）

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与周围环境间如何影响（电磁干扰）。

只看该作者 · 2016-7-26 07:42

在低频电路里面，我们可以随便直接使用一个导线把两个电路连接起来，但是在高频电路中我们不能这样做，我们只能使用一个宽一些并且是平整的物体才可以把两个电路短接起来。这是因为在低频电路中没有什么影响的导线，到了高频电路中，就变成了一个电感。

只看该作者 · 2016-7-26 07:43

如果我们给一个电路画出以频率为底的对数曲线，没有一个电路参数能够在频率增加10倍或者20倍以后保持不变的。因此必须考虑每个电参数的有效频率范围。

只看该作者 · 2016-7-26 07:43

如果一个正弦波的频率是10－12 HZ，也就是说他完成一个周期需要30000年。这样的一个波形在TTL电平里每天的变化不会超过1微伏，这样的频率确实太低了，不过他还没有等于0。

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一个电路的高频响应影响它的瞬时事件处理（比如上升时间）。

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本来在低频时候是0.01欧姆的电阻，当频率到了1GHZ 时，由于趋肤效应，变成了1欧姆，不但如此，还增加了一个50欧姆的感抗

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一个电路的低频响应影响电路的长时间事件处理（比如一个稳定的长时脉冲）

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数字脉冲的大部分能量集中在低于Fknee 的频率范围内：
Fknee= 0.5/ Tr

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电路在高于Fknee时候的频率特性对数字信号几乎没有影响。

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电路在Fknee处的特性决定了它对变化沿（ STEP EDGE）的处理。

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电信号在传输线或者PCB 线路上面的传输速度取决于周围的环境。传输延时的单位是ps/inch（皮秒每英寸），传输速度的单位是 inch/ps（英寸每皮秒），它们是倒数关系。

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传输延时与导线周围媒体的绝缘参数的平方根成正比。同轴电缆厂家通常使用泡沫塑料或者有皱纹的材料作为绝缘材料，以减小电缆的有效绝缘常数，从而减小传输延时和传输损耗。

只看该作者 · 2016-7-26 07:54

PCB板的传输延时与绝缘材料的绝缘常数和PCB线路的形状有关。常用的电路板材料FR-4的绝缘常数在低频时是4.7±20％，在高频下会恶化到4.5，计算传输延时的时候使用高频数值4.5。

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线路的几何形状决定了电场是停留在板上还是传播到空气中，如果停留在板上，材料的绝缘常数会增大使得传输速度降低。封闭在地层之间的 PCB 走线周围的电场是全部都在板上的，因而使得FR-4 的绝缘系数典型值为4.5。而最外层PCB走线由于与空气接触使得绝缘系数在1和4.5 之间。所以PCB外层布线比内层布线传输速度快。

只看该作者 · 2016-7-26 07:55

特殊陶瓷材料氧化铝用于高密多层板（可到50层），它的一个优点就是温度膨胀系数小而且机械加工性能好，可以到很薄，可是太贵。微波工程师也喜欢氧化铝材料是因为他可以减小谐振腔的机械结构。

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传输延时与导线周围介质的绝缘常数的平方根成正比。

只看该作者 · 2016-7-26 07:55

信号在空气中的传输延时是85ps/inch。

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