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关于传输线的界说和效应

发布日期:2021-11-08 01:27浏览次数:
本文摘要:多次跨越逻辑电平门限错误(FalseSwitching) 延时和时序错误(DelayTimingerrors)。 电磁滋扰(ElectromagneticInterferenceEMI)通常是指设计中不希望泛起的电磁辐射。电子滋扰包罗发生过量的电磁辐射和对电磁辐射的敏感性两个方面。

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多次跨越逻辑电平门限错误(FalseSwitching)

延时和时序错误(Delay&Timingerrors)。

电磁滋扰(ElectromagneticInterferenceEMI)通常是指设计中不希望泛起的电磁辐射。电子滋扰包罗发生过量的电磁辐射和对电磁辐射的敏感性两个方面。

EMI体现为在数字系统由于处置惩罚周期和快速的时钟及转换率致使系统加电运行时会向周围情况辐射电磁波从而使周围情况中正常事情的电子设备收到滋扰特别是模拟电路由于其自己的高增益功效成为易受影响的电路。EMI发生的主要原因是电路事情频率太高及结构、布线不合理。现在已有举行EMI仿真的软件工具但多数很昂贵且仿真参数和界限条件设置又比力难题直接影响了仿真效果的准确性和实用性。通常可在设计的每个环节应用控制EMI的各项设计规则以到达控制EMI的目的。

传输线效应

图1-2-2两种信号布线

那么什么时候应该将信号路径认为是传输线呢?如果信号传输路径长度大于信号波长的1%或吸收端元器件是边缘敏感的或者系统没有过冲和下冲容限则这时认为该传输路径是传输线。在高速PCB中大部门流传信号的路径都是传输线。般可以用串联和并联的电容、电阻和电感结构等效PCB上的布线。

通常串联电阻的典型值为0.25~0.550Ω。由于存在绝缘层并联电阻阻值通常很高。

将寄生电阻、电容和电感加到实际的PCB连线中后连线上的最终阻抗称为特征阻抗Z。线径越窄、电源地越远或隔离层的介电常数越低特征阻抗就越大。

如果吸收端和传输线的阻抗不匹配那么输出的信号和信号最终的稳定状态将差别从而引起信号在吸收端发生反射。该反射信号将传回信号发射端并将再次反射回来直至反射信号随着能量的削弱而幅度随之减小最终信号的电压和电流到达稳定。此效应称为振荡在信号的上升沿和下降沿经常可以看到信号的振荡。

4)过冲与下冲布线过长或信号变化太快可以导致过冲与下冲的发生。

虽然大多数元器件吸收端有输入掩护二极管掩护但有时这些过冲电平会远远凌驾元器件电源电压规模仍会导致元器件的损坏。

5)串扰在一根信号线上有信号通过时在PCB上与之相邻的信号线上就会感应出相关的信号这种现象称为串扰。异步信号和时钟信号更容易发生串扰。

解决串扰的方法是移开发生串扰的信号或屏蔽被严重滋扰的信号。信号线距离地线越近或者加大线间距可以淘汰串扰的发生。

3)多次跨越逻辑电平门限错误信号在跳变的历程中可能多次跨越逻辑电平门限从而导致这一类型错误的发生。

多次跨越逻辑电平门限错误是信号振荡的一种特殊形式即信号的振荡发生在逻辑电平门限四周多次跨越逻辑电平门限将导致逻辑功效紊乱。

6)电磁辐射电磁辐射有两个重要方面:电流流过导体会发生磁场如图1-2-6所示;将导体放入磁场将会引起感应电流。这两方面切合右手定则。

电流流过导体发生的磁场强度受导体形状影响反之亦然。

传输线( Transmission Line)是指由两个具有一定长度的导体组成回路的毗连线有时也称为延迟线。PCB上的流传信号的路径一般可以分为两种如图1-2-2所示。

一种是普通意义下的布线一般认为在任何时段布线上的任意点上的电势都相等;另一种是传输线要思量信号流传时的影响并假定信号在传输时沿传输线上的每一点都有差别的电势。

电磁辐射(EMR)

反射信号(Reflectedsignals

过冲与下冲(Overshoot/Undershoot)

1)反射信号如果一根布线没有被正确终结(终端匹配)那么来自于驱动端的信号脉冲在吸收端将被反射从而引发不行预期的效应使信号轮廓失真。

当失真变形很是显著时可导致多种错误发生引起设计失败。同时失真变形的信号对噪声的敏感性增加了也会引起设计失败。如果上述情况没有被充实思量EM将显著增加这就不仅影响自身设计效果而且还会造成整个系统的失败。

反射信号发生的主要原因是过长的布线、未被匹配终结的传输线、过量电容或电感及阻抗失配。

基于上述界说的传输线模型归纳起来传输线会对整个电路设计带来以下效应。

串扰(Crosstalk)。

图1-2-6电流流过导体会发生磁场

2)延时和时序错误延时和时序错误体现为信号在逻辑电平的高、低门限之间变化时保持一段时间信号不跳变。过多的信号延时可能导致时序错误和元器件功效的杂乱通常在有多个吸收端时会泛起问题。

电路设计者必须确定最坏情况下的时间延时以确保设计的正确性。信号延时发生的原因包罗驱动过载和布线过长。


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