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PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行噪聲預(yù)算,電壓容限你搞懂了嗎?

發(fā)布時(shí)間:2018-09-28 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】在高速PCB設(shè)計(jì)中,有很大一部分工作是進(jìn)行噪聲預(yù)算,規(guī)劃系統(tǒng)各種噪聲源產(chǎn)生噪聲大小。這就涉及到一個(gè)非?;A(chǔ)但十分重要的概念:電壓容限。
 
電壓容限是指驅(qū)動(dòng)器的輸出與接收端輸入在最壞情況下的靈敏度之間的差值。很多器件都是輸入電壓敏感的。
 
對(duì)于驅(qū)動(dòng)器端輸出高電平不低于VOH min,輸出低電平不高于VOL max。而對(duì)于接收端輸入來(lái)說(shuō),只要高于VIH min,就可以保證可靠接收到邏輯1,只要低于VIL max即可保證接收到邏輯0。而如果輸入電壓位于VIH min和VIL max之間的區(qū)域時(shí),可能被接收電路判為1,也可能判為0,因此對(duì)于接收電路來(lái)說(shuō)輸入電壓不能處于這個(gè)不定態(tài)區(qū)域。以高電平輸出和輸入關(guān)系來(lái)看,最小的輸出值和最小允許輸入值之間存在一個(gè)差值,這個(gè)值就是高電平的電壓容限。
 
即:高電平電壓容限 = VOH min - VIH min 。同理低電平電壓容限 = VIL max - VOL max 。
 
電壓容限為處理電路系統(tǒng)中各種不理想因素提供了一個(gè)緩沖地帶,使得系統(tǒng)能夠在一定程度上容忍發(fā)送和接收過(guò)程中的信號(hào)畸變。電壓容限在系統(tǒng)噪聲預(yù)算設(shè)計(jì)中占有重要的作用,系統(tǒng)最終的噪聲總量不能超過(guò)電壓容限,否則,信號(hào)進(jìn)入接收端的不定態(tài)區(qū)域時(shí),系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。
 
實(shí)際系統(tǒng)中總會(huì)有不理想的因素,造成信號(hào)的惡化,引入噪聲。下面幾種情況都會(huì)引入噪聲:
 
1、由于回路阻抗的存在,回路中必然產(chǎn)生壓降,導(dǎo)致各邏輯器件之間存在地電位差。門(mén)電路發(fā)送的信號(hào)是本地地電位上的一個(gè)固定電位,如果發(fā)送端與接收端的參考電位之間發(fā)生了偏移,那么收到的將會(huì)是另外一個(gè)電位。
 
2、某些邏輯系列產(chǎn)品的門(mén)限電平是一個(gè)溫度的函數(shù)。溫度較低的門(mén)電路到溫度較高的門(mén)電路的信號(hào)傳送可能容限減少或者負(fù)的容限值。
 
3、快速變化的返回信號(hào)電流,流經(jīng)接地通路電感,引起邏輯器件之間的對(duì)地電壓變化。這些對(duì)地電壓差對(duì)于接收信號(hào)電位的影響就像上面所說(shuō)的直流地電位差一樣。這是感性串?dāng)_的一種形式。
 
4、鄰近線路上的信號(hào)可能通過(guò)各自的互容或互感相互耦合,對(duì)某個(gè)指定的線路產(chǎn)生串?dāng)_。串?dāng)_疊加到預(yù)期的接收信號(hào)之上,可能使一個(gè)好信號(hào)偏移到鄰近開(kāi)關(guān)門(mén)限。
 
5、振鈴、反射、長(zhǎng)的線路使二進(jìn)制信號(hào)的形狀產(chǎn)生扭曲。與發(fā)射端相比,接收端變化了的信號(hào)顯得更小(或更大)。容限為信號(hào)失真流出了一些容許限度。
 
前兩種情況在所有電子系統(tǒng)都會(huì)存在,無(wú)論其運(yùn)行速度如何。后三種是高速系統(tǒng)特有的。這3個(gè)高速效應(yīng)都隨被傳輸信號(hào)的大小而改變:信號(hào)返回電流越大,引起的地電位差越高。信號(hào)電壓(或電流)越大,產(chǎn)生的串?dāng)_越多,而且傳輸信號(hào)越大,表現(xiàn)出的振鈴和反射越嚴(yán)重。因此不論是低速還是高速系統(tǒng),都不可避免的引入噪聲,而電壓容限給了系統(tǒng)調(diào)整地余地。
 
來(lái)源:EEChina
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