高速电路设计的经典案例

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高速电路设计

目录341.10.3电容耦合和电感耦合的比值 (33)1.10.2翻转磁耦合环 (30)1.10.1共模电感和串扰的关系 (28)1.10共模电感 (27)1.9.2终端电阻之间的共模电容 (26)1.9.1共模电容和串扰的关系 (25)1.9共模电容 (25)1.8.2图1.15的应用 (23)1.8.1在响应曲线下测试覆盖面积 (23)1.8估算衰减时间的一个更好的方法 (18)1.7普通电感 (12)1.6普通电容 (10)1.5四种类型的电抗 (9)1.4关于3-dB 和频率均方根值的注意点 (8)1.3集中式系统和分布式系统 (7)1.2时间和距离 (3)1.1 频率和时间 (3)第 1 章　基本原理 (1)前言.............................................................................前言这本书是专门为电路设计工程师写的。

它主要描述了模拟电路原理在高速数字电路设计中的分析应用。

通过列举很多的实例，作者详细分析了一直困扰高速电路路设计工程师的铃流、串扰和辐射噪音等问题。

所有的这些原理都不是新发现的，这些东西在以前时间里大家都是口头相传，或者只是写成应用手册，这本书的作用就是把这些智慧收集起来，稍作整理。

在我们大学的课程里面，这些内容都是没有相应课程的，因此，很多应用工程师在遇到这些问题的时候觉得很迷茫，不知该如何下手。

我们这本书就叫做“黑宝书”，它告诉了大家在高速数字电路设计中遇到这些问题应该怎么去解决，他详细分析了这些问题产生的原因和过程。

对于低速数字电路设计，这本书没有什么用，因为低速电路中，'0'、'1' 都是很干净的。

但是在高速数字电路设计中，由于信号变化很快，这时候模拟电路中分析的那些影响会产生很大的作用，使得信号失真、变形，或者产生毛刺、串扰等，作为高速数字电路的设计者，必须知道这些原理。

高速电路的原理及应用

高速电路的原理及应用1. 概述高速电路是指在电路设计中，运行速度远高于传统电路的一种电路设计技术。

它主要应用于高频信号传输、高速通信和数字电路设计领域。

高速电路的原理是基于电信号的传输速度快、信号失真小、抗干扰性强等特点，通过优化电路结构和信号传输方式，提高电路的工作速率和性能。

本文将探讨高速电路的原理及其应用。

2. 高速电路的原理高速电路的原理主要包括以下几个方面：2.1 信号传输方式的优化在高速电路中，为了提高信号的传输速率和稳定性，常采用差分信号传输方式。

差分信号传输方式通过同时传输信号及其反相信号，利用信号差分与共模抑制的原理，可有效减小信号的传输损耗和干扰，提高信号的可靠性。

2.2 电路结构的优化在电路结构设计中，为了提高电路的工作速率和性能，通常采用并行工作方式和流水线工作模式。

并行工作方式可以同时处理多个信号，提高电路的处理速率；流水线工作模式可以将处理过程分割为多个子过程，各个子过程可以并行进行，从而提高整体处理效率。

2.3 信号调节和增强技术在高速电路设计中，为了增强信号的质量和稳定性，常采用多种信号调节和增强技术。

例如，利用预加重和均衡技术可以增强传输信号的高频分量，提高信号的传输速度和稳定性；采用时钟提取和数据恢复技术可以有效减小时钟抖动和抖动噪声，提高信号的抗干扰性和可靠性。

3. 高速电路的应用高速电路在现代电子科技中有广泛的应用。

以下是几个常见的高速电路应用案例：3.1 高速通信领域在高速通信领域，高速电路被广泛应用于通信设备、光纤通信系统、无线通信系统等。

通过优化电路结构和信号传输方式，高速电路能够提高通信设备的数据传输速率和稳定性，满足现代通信对高速数据传输的需求。

3.2 数字电路设计领域在数字电路设计领域，高速电路被广泛应用于高速计算机芯片、高速数据存储器、高速接口电路等。

通过优化电路结构和信号调节技术，高速电路能够提高数字电路的工作速率和性能，实现更高效、更快速的数据处理和传输。

电子设计中的高速电路设计技术

机器学习在高速电路测试中的应用
机器学习技术可以应用于高速电路测试中，自动识别和分类测试结果，提高测试效率和准确性。同时，机器学习还可以用于预测电路的性能和可靠性，为设计优化提供依据。
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时序问题主要表现在信号的传输时间与预期不符，导致信号在接收端无法正确解码。
解决时序问题的方法包括精确控制时钟源、优化布线策略和使用缓冲器等。
原因包括信号传播速度在不同介质中不一致、时钟源的偏差以及线路长度的不匹配等。
信号失真
信号失真是指信号在传输过程中，由于各种原因导致信号波形发生畸
差分信号的优点包括更好的噪声抑制、更远的传输距离和更低的电压摆幅，使得信号传输更加可靠和高速。
在高速电路设计中，差分信号设计广泛应用于各种接口标准，如USB、 HDMI、LVDS等。
端接技术
01
端接技术是指高速电路中信号线的终端连接方式，常见的端接技术包括串联终端、并联终端和戴维南终端。
02
高速接口标准
高速接口标准的发展使得不同设备之间的数据传输速度得到了极大的提升。例如，USB 3.0、SATA 3.0等高速接口标准使得数据传输速度达到了数十Gbps。
系统级封装与三维集成技术
系统级封装
系统级封装技术是将多个芯片集成在一个封装内，实现更高的性能和更小的体积。这种技术可以减少信号传输延迟和功耗，提高电路的工作速度和稳定性。
VS
三维集成技术
三维集成技术是将多个芯片垂直堆叠，通过直接连接芯片之间的线路实现高速信号传输。这种技术可以大大提高电路的集成度和性能。
AI与机器学习在高速电路设计中的应用
AI辅助设计
AI技术可以辅助高速电路设计中的布局、布线、信号完整性分析等环节，提高设计效率和准确性。通过机器学习和数据挖掘技术，可以快速识别和解决设计中的问题。

CBB-高速脉冲输出电路

文件编号：INVT0_013_0018_CBB_01CBB规范高速脉冲输出电路(VER: V1.0)拟制：时间：2009-12-18批准：时间：2009-12-18文件评优级别：□A优秀□B良好□C一般1 功能介绍本电路输出高速数字脉冲，频率范围为0~50kHz，占空比为30%-70%，集电极开路输出，电压范围0~30V，一般输入到高速脉冲输入（HDI）端口，为其他机器提供频率信号。

该电路在我司全系列变频器中已经批量运用。

2 详细原理图图1 电路原理图详细电路原理图如图1所示，信号HDO-1来自处理器的IO口输出，其低电平为0V，高电平为5V。

当HDO-1为高电平时,三极管Q1导通，光耦PC1原边截止，三极管Q2关断，Q3导通，HDO输出为低；HDO-1为低电平时，三极管Q1关断，光耦PC1原副边导通，三极管Q2导通，Q3关断，HDO输出为高（HDO有电源上拉）。

典型工作波形示意图如图2所示，其中ts为光耦PC1的关断延迟时间，tf为光耦PC1的下降时间，td为光耦PC1的导通延迟时间，tr为光耦PC1的上升时间。

图2 典型工作波形示意图3 器件功能 ❖ 电阻R1：三极管Q1基极电阻，调节Q1基极电流，确保Q1快速饱和导通； ❖ 电阻R5：三极管Q2基极电阻，调节Q2基极电流，确保Q2快速饱和导通； ❖ 电阻R6：增大光耦PC1副边电流，使光耦工作在线性区；❖ 电阻R4、R7：三极管Q3基极电阻，调节Q3基极电流，确保Q3饱和导通，R4同时也是三极管Q2集电极电阻，限制集电极电流，确保Q2饱和导通； ❖ 电阻R2、R8：三极管基极电荷泄放电阻；❖ 电阻R9：三极管Q3集电极开路输出电阻，限制集电极电流，避免Q3过流损坏； ❖ 光耦PC1：信号传输和隔离；❖ 电阻R3：光耦PC1原边限流电阻；❖ 稳压管Z1：降低三极管Q2、Q3和光耦PC1副边的工作电压； ❖ 三极管Q1、Q2、Q3：电平转换开关； ❖ 电容C1、C2：滤除信号上的尖峰和毛刺； ❖ 电阻R10：HDO 端口静电泄放电阻； ❖稳压管Z2：限制HDO 电压。

高速数字电路设计(PDF+51)

................................................................................................. 19 1.5.11 ringing, crosstalk, radiated noise —— 数字系统的三种噪声 .................................... 19 1.5.12 数字信号的绝大部分能量功率谱密度集中在 fknee 之内 ................................... 19 1.5.13 延时 FR4 PCB outer trace: 140~180 ps/inch inner trace: 180 ps/inch .......... 20 1.5.14 集总参数与分布参数系统.......................................................................................... 20 1.5.15 互感耦合电容的作用干扰 .............................................................................. 20 1.5.16 ECL 电路的上升时间下降时间的计算 .................................................................. 20 1.5.17 在数字系统中耦合电容引起的串扰比起互感引起的串扰要小 ...................... 21 1.5.18 传输通道包括器件封装 PCB 布局连接器至少在 fknee 的范围内要有平坦的频响以保证信号不失真否则信号在收端可能会遇到上升时间劣化过冲振铃 lump 等现象 .................................................................................................................................. 21 1.5.19 阻容负载对电流变化的作用 ...................................................................................... 21 1.5.20 噪声容限 noise immunity 以 10H189 器件为例 ................................................ 22 1.5.21 地反弹 ground bounce ....................................................................................... 23 1.5.22 寄生电容 Stray Capacitance 的影响对于高输入阻抗电路影响尤为严重 ........... 23 1.5.23 示波器探针的电气模型.............................................................................................. 24 1.5.24 21:1 探针 ................................................................................................................... 25 1.5.25 趋肤效应 skin effect 在高频时导线表面附近的电流密度加大而中心部分的电流密度减小趋肤效应使得导线对高频信号的衰减增大趋肤效应的频率与导体的材料有关 .................................................................................................................................. 25 1.5.26 对低频信号电流流经电阻最小的路径对高频信号回流路径的电感远比其电阻重要高频电流流经电感最小的路径而非电阻最小的路径最小电感回流路径正好在信号导线的下面以减小流出和流入电流通路间的环路面积 .................................. 25 1.5.27 负载电容对上升时间的影响 ...................................................................................... 26 1.5.28 直流匹配和交流匹配的功耗比较 .............................................................................. 27 1.5.29 电源系统设计原则...................................................................................................... 27 1.5.30 TTL 和 ECL 的混合系统要注意 ................................................................................. 27 1.5.31 电源线上的电磁辐射防护.......................................................................................... 28 1.5.32 旁路电容的选取和安装 .......................................................................................... 28 1.5.33 连接器对高速系统的影响.......................................................................................... 28 1.5.34 总线 .......................................................................................................................... 30

一板成功——高速电路研发与设计典型故障案例解析

一板成功——高速电路研发与设计典型故障案例解析高速电路研发和设计是现代通信产业发展的重要组成部分，具有很高的技术含量和难度。

然而，在实际应用中，由于各种因素（如材料、电磁干扰等），很容易出现故障。

今天，我们将针对一板成功——高速电路研发与设计典型故障案例进行分析和解析。

故障现象：在进行高速电路研发和设计时，出现了一种故障现象：板子上部分器件在工作时明显变热，甚至部分器件直接烧毁。

而这种现象只出现在一些进行投产的板子上，而对于样品板则没有出现这种故障现象。

故障原因：经过系统的分析和研究，最终确定了故障的原因是电路板设计中功率计算不足。

具体来说，方案设计中提出的功率并不能满足实际需要，因此在高负荷的运转条件下，电路板所产生的过热等问题就愈发凸显。

解决方法：为了解决故障问题，需要尽快修复板子并对其进行更加准确的设计。

具体来说，可以采取以下措施：1、补充设计方案：对于原来不足的功率计算，我们需要重新对方案进行分析，对于需要的额外功率进行补充计算，从而确保功率的合理性。

2、电路板材料升级：合理的材料组合可以很好的抵御高速电路研发和设计中发生的干扰和噪声，从而更好的保证电路板的稳定性。

3、测试验证：在设计高速电路研发和设计中，我们需要大量的测试和验证，以确保设计的可靠性和稳定性。

这是一种必要的步骤，需要给予足够的重视。

总结：在高速电路研发和设计中，出现问题是常有的事情。

重要的是，在出现问题的时候及时的识别和排除问题，并尽快地采取行动，找到解决问题的方法。

希望通过对高速电路研发和设计中的典型故障案例解析，能够对广大电路工作者提供帮助，提升电路板设计的质量和稳定性。

高速电路设计1_信号完整性PDF课件--北京理工大学DSP课件一次性下载(高梅国教授)

• 不完整的信号现象有：过冲、欠冲、阻尼震荡、非单调等。
BIT/TI
7
2、信号完整性
BIT/TI
8
3、传输线理论
• 传输线是微波技术中最重要的基本元件之一，，传输线的研究涉及很多复杂的理论。
• 在高速数字设计中只涉及到四种：同轴电缆、双绞线、微带线和带状线
• 最重要参数：传输线的特性阻抗和信号在传输线中的时延。
BIT/TI
14
3、传输线理论
• PCB板中的传输线分析
w
信号线(带状传输线)
平面层
h
ξr
Hale Waihona Puke t信号层平面层
Z0 =
60 ln 1.9h
ξr 0.8w + t
t pd = 85 ξ r
BIT/TI
15
3、传输线理论
• PCB板中的传输线分析 – 对某参数： • 微带传输线 Z0 = 54Ω • 带状传输线 Z0 = 43Ω – 对于同样的电介质， • 微带传输线的传输速度要比带状传输线的快 • 一般微带传输线的阻抗也比带状传输线的高。
第四层，信号层，带状传输线第五层，平面层底层（第六层），信号层，微带传输线
BIT/TI
13
3、传输线理论
• PCB板中的传输线分析
w
t
h
ξr
信号线(微带传输线) 信号层
平面层
Z0 =
87 ln 5.98h
ξr + 1.41 0.8w + t
t pd = 85 0.475ξr + 0.67
BIT/TI
9
3、传输线理论
同轴电缆
外层介质外层屏蔽内层介质内层导体

高速数字电路的PCB设计

高速数字电路的PCB设计随着科技的发展，高速数字电路在各个领域中的应用越来越广泛。

高速数字电路的性能和稳定性很大程度上依赖于PCB（Printed Circuit Board）的设计。

本文将介绍高速数字电路的PCB设计原则和技巧。

一、PCB设计原则高速数字电路的PCB设计需要遵循以下原则：1. 信号完整性：在高速信号传输中，信号完整性是至关重要的。

为保证信号的稳定性和减少信号干扰，应采取合适的布局和层叠设计，减少信号走线长度和阻抗不匹配。

2. EMI抑制：高速数字电路的设计容易产生电磁干扰（EMI），对周围设备和系统造成不良影响。

应采用地线分离、屏蔽、滤波等方法来抑制EMI，并遵循EMC（Electromagnetic Compatibility）标准。

3. 热管理：高速数字电路的工作频率高，容易产生较大的功耗和热量。

应合理布局散热器、添加散热片等热管理措施，防止芯片过热从而影响电路性能。

4. 容易维修：在设计PCB时，应考虑到信号线的维修和替换。

通过采用模块化设计和合理布局，可以减少维修难度和成本。

二、PCB设计技巧高速数字电路的PCB设计应遵循以下技巧：1. PCB层次布局：将电路板分为不同的层次，包括信号层、地层和电源层。

信号层应采用临近地层和电源层的布局，以降低信号传输时的阻抗。

2. 差分传输线设计：差分传输线可以减少信号间的干扰，提高信号完整性。

差分传输线的设计应注意保证两根信号线的长度和走线路径相等，并保持合适的差模阻抗匹配。

3. 地线设计：地线是保证信号完整性和抑制干扰的关键。

应该采用广泛的地面平面，减少信号回路的面积。

同时，要避免信号线和地线相交，以减少耦合噪声。

4. 综合布线：在综合布线时，要尽量缩短信号线和电源线的长度，减少信号路径中的损耗和时延，提高电路的性能。

5. 细节考虑：在PCB设计过程中，应考虑到引脚的分配、电源供应、电容和电感的布局等细节。

合理安排元件和电路的布置，可以减少干扰和噪声，提高电路的可靠性。

10个cadence allegro经典案例

一、斯卡鲁帕尔马尼的“春之韵”系列斯卡鲁帕尔马尼是一位在艺术领域备受瞩目的艺术家，他的“春之韵”系列作品中，使用了Cadence Allegro软件进行了精准的电路设计，实现了艺术与科技的完美结合。

通过Cadence Allegro的卓越性能和稳定性，斯卡鲁帕尔马尼成功地实现了作品中的电路元件的精确布局和优化，让作品在内部结构上更加完美。

这一系列作品的成功，不仅展现了艺术家对科技的巧妙运用，也向人们展示了Cadence Allegro在电路设计中的优秀表现。

二、华为5G基站天线设计作为全球领先的通信技术企业，华为公司在5G领域的发展备受瞩目。

在5G基站天线设计中，Cadence Allegro发挥了关键作用。

通过Cadence Allegro的高度灵活性和智能设计工具，华为公司工程师们实现了天线的快速设计、仿真和验证，大大加快了产品上市时间，提高了5G基站的性能和可靠性。

华为的成功案例再次证明了Cadence Allegro在电路设计领域的卓越性能和广泛应用价值。

三、尼康相机电路设计尼康是全球知名的相机制造商，其产品质量和性能一直备受推崇。

在尼康相机的电路设计中，Cadence Allegro为设计师们提供了强大的支持和工具，帮助他们实现了电路的高度集成和优化，从而使得尼康相机在成像质量、稳定性和实用性上获得了极大的提升。

尼康相机的成功案例充分显示了Cadence Allegro在消费电子产品领域的重要作用，也证明了Cadence Allegro在实际应用中的稳定性和可靠性。

四、特斯拉电动汽车电池管理系统设计特斯拉作为电动汽车领域的领先者，其产品一直以高性能和创新著称。

在特斯拉电动汽车的电池管理系统设计中，Cadence Allegro发挥了关键作用。

通过Cadence Allegro提供的强大电路设计和仿真工具，特斯拉工程师们成功地实现了电池管理系统的高效设计和验证，保证了汽车电池的安全性和性能稳定性。

高速电路板设计技术

更多电子资料请登录赛微电子网计计章图1-a 理想电源下等效电路原理图图1-b 实际电源下等效电路原理图由以上两图可分析电源通道的阻抗对负载端噪声的影响。

其实，当电路上存在高频量成分时，如数字逻辑导致的“0”“1”调变、高速时钟及其他高频模拟信号时，电源总线将表现出很大的感抗特性，由于此时的电抗与通过信号的频率成正比，所以电源总线的瞬态阻抗值将远远大于其电阻值，电源总线上将有较大的“压降”或“噪声”。

图2-a 电源总线方案例图图2-b 电源层方案例图电源层方案为电路板(PCB)设计提供了一个更接近理想模型的实现途径，它能够最大程度地减小感抗的影响。

图3-a 理想电容模型图3-b 实际电容模型加图4-a 实际电容的频率特性图4-b 相同类型电容的频率特性表1 几种旁路（滤波）电容ESL、ESR以次减小通用型高频COG类多层片状陶瓷电容器，其电容量非常稳定,几乎不随温度、电压和时间的变化而变化。

图6 不同类型电容的频率特性并联可增加滤波的频率范围。

图7 两电容并联后的频率特性图8 去耦电容的位置与滤波性能的关系电容放置原则：阻抗最小（总路径最短）。

我们采取的一切措施的是使得当从负载向电源“看”过去的时候，使戴维南模型的阻抗---线路阻抗与电源内阻之和最小。

去耦电容的阻抗并联作用大大降低了戴维南模型的阻抗。

图9-a/b 通过VCC 和GNG 的信号回路计图9-c 信号交流等效回路图10 具有完整(交流)地平面信号回路选择图11 （交流）地平面开口导致最佳回路的破坏图12 管脚、过孔导致的最佳回路的破坏计第一课***关于地弹（ground bounce）浪涌）作用会在器件内部参考地上产生相应的电位漂移，该漂移称为“地弹”。

“地弹”产生过程的示意图：此时：与引脚电流变化成正比！通常单一输出引脚引起的地弹电压不大，如果同一芯片上到N个容性负载的N个输出引脚同时做相同的状态转换，就会产生一个较大的地弹，此时有可能造成电路故障。

高速电路设计及其在板级电路中的应用

～
上加上一个方块的额外电容，在进行计算时，
９０。的额外电容值应当是要加到模拟发生弯曲
的传输线上。
４高速电路设计的三方面
４．１电源系统完整性电源系统的完整性是由ＳＩ、ＰＩ以及ＥＭＩ所组成的。ＳＩ常见的问题有反射、串扰、抖
５Ｏ．１５＝０．７５ｎｓ。
最初，将例如电源系统完整性、ｓＩ、ＰＩ等问题提出，分析并拟定相关的解决办法。
（３）在计算单板叠层时，设时钟板为８层，４个信号层与４个平面层，板厚为２ｍｍ。在进确保电子产品各个模块能够满足的电磁兼容特性，在设计标准中，需对测试项目、测试时的行叠层设计时，需要考量板材的介电常数、层环境、测试设备以及不同频段的对应限制进行间介质厚度以及布线宽度。
在上文了解到，由于电子技术的发展是
朝着更加小，更加快的方向发展，传输线的尺寸与原件也处于不断缩小的态势中。传输线一旦受到损耗，将会直接影响电子数字系统的性能，从而减少信号幅度，影响时间裕量。而传
设计。
变化在最大容许波动范围内，电源系统自身能够阻抗最大值。在对ＥＭＩ进行设计时，为了
３高速电路的非理想互联
在高速电路的设计中，电子产品频率的损耗、阻抗不连续以及拐角影响都是属于非理想互联。该部分在过去高速电路设计中，经常

hfss gsg案例

hfss gsg案例全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：HFSS GSG案例是指使用高频结构模拟软件（HFSS）进行高速数字信号处理器（GSG）的建模和仿真分析的案例。

GSG是一种用于高速数字信号传输的重要器件，对于数字通信、射频电路设计等领域具有重要意义。

通过HFSS软件对GSG进行建模和仿真分析，可以帮助工程师更好地理解和优化其性能，从而提高系统的性能和可靠性。

在高速数字信号处理器的开发和设计过程中，GSG的设计和调试是非常复杂和困难的工作。

传统的设计方法往往需要大量的实验和试错，耗费大量的时间和资源。

而通过HFSS软件进行建模和仿真分析，可以大大减少实验次数，提高设计效率，降低成本。

HFSS软件还可以帮助工程师进行参数化设计和优化，快速找到最优解。

在GSG的设计过程中，工程师可以根据实际需求设置不同的参数，比如阻抗、传输速度等，通过HFSS软件进行仿真分析，找到最优的设计方案。

这种参数化设计方法可以大大提高设计效率，缩短设计周期。

以HFSS GSG案例为例，工程师在进行GSG的建模和仿真分析时，首先需要构建GSG的几何模型和材料属性，设置相关的边界条件和激励信号。

然后通过HFSS软件进行仿真分析，得到GSG的传输特性、信号完整度、波形畸变等分析结果。

工程师可以根据仿真结果对GSG进行优化设计，改进其电磁兼容性、传输速度等性能指标。

HFSS GSG案例不仅可以帮助工程师更好地理解和优化GSG的性能，还可以用于教学和学习目的。

学生可以通过HFSS软件自行搭建GSG的模型，进行仿真分析，理解数字信号处理器的工作原理和设计方法。

这种案例教学方法可以提高学生的实践能力和解决问题的能力，有助于他们将理论知识应用到实际项目中。

HFSS GSG案例还可以通过实验验证仿真结果，进一步提高设计的准确性和可靠性。

工程师可以利用实验仪器对GSG进行测试，比如信号传输速度、波形完整度等指标。

通过与仿真结果的对比，工程师可以验证仿真模型的准确性，找出潜在的问题和改进方案。

集成电路设计中的高速信号传输技术案例应用

集成电路设计中的高速信号传输技术案例应用1. 背景集成电路（IC）设计在现代电子系统中扮演着至关重要的角色随着技术的发展，集成电路的时钟频率和数据速率不断增加，对高速信号传输技术的需求也越来越大本文将探讨集成电路设计中高速信号传输技术的案例应用2. 高速信号传输技术概述高速信号传输技术是指在集成电路中，信号传输的速度达到或接近电子器件最高工作频率的技术这种技术的关键在于减少信号传输过程中的延迟和损耗，保证信号的完整性和可靠性高速信号传输技术在集成电路设计中的应用，可以有效提高数据处理能力和系统性能3. 高速信号传输技术的案例应用3.1 高速数据转换器设计在高速数据采集和处理系统中，数据转换器的速度和精度至关重要高速信号传输技术在数据转换器设计中的应用，可以提高数据采集和处理的速度，从而提升系统的整体性能例如，在高速ADC（模数转换器）设计中，采用高速信号传输技术可以减小采样保持电路的延迟，提高ADC的采样速度和分辨率3.2 高速SERDES设计SERDES（Serializer/Deserializer）是一种用于串行和并行数据转换的集成电路在高速通信系统中，SERDES技术可以实现数据的高速传输和接收通过采用高速信号传输技术，可以减小SERDES中的信号延迟，提高数据传输速率和系统带宽例如，在40Gb/s以太网PHY接口设计中，采用高速信号传输技术可以实现低延迟、高可靠性的数据传输3.3 高速IO设计高速输入输出（IO）接口是集成电路与外部设备之间进行数据交换的关键部分在高速IO设计中，采用高速信号传输技术可以减小信号传输延迟，提高数据传输速率和系统的响应速度例如，在高速USB接口设计中，采用高速信号传输技术可以实现高速数据传输和低延迟的特性3.4 高速信号完整性分析高速信号传输技术在信号完整性分析中的应用，可以有效预防和解决信号传输过程中的干扰和失真问题通过对信号传输路径的建模和仿真，可以预测信号在传输过程中的行为，从而优化电路设计和布局例如，在高速PCB设计中，采用高速信号传输技术可以分析信号传输路径的阻抗匹配和反射问题，提高信号传输的质量和可靠性4. 结论集成电路设计中的高速信号传输技术在现代电子系统中具有重要意义本文介绍了高速信号传输技术在集成电路设计中的应用案例，包括高速数据转换器设计、高速SERDES设计、高速IO设计和高速信号完整性分析这些应用案例展示了高速信号传输技术在提高数据处理能力和系统性能方面的关键作用随着技术的不断进步，高速信号传输技术将在未来的集成电路设计中发挥更加重要的作用1. 背景集成电路（IC）设计在现代电子系统中扮演着至关重要的角色随着技术的发展，集成电路的时钟频率和数据速率不断增加，对高速信号传输技术的需求也越来越大本文将探讨集成电路设计中高速信号传输技术的案例应用2. 高速信号传输技术概述高速信号传输技术是指在集成电路中，信号传输的速度达到或接近电子器件最高工作频率的技术这种技术的关键在于减少信号传输过程中的延迟和损耗，保证信号的完整性和可靠性高速信号传输技术在集成电路设计中的应用，可以有效提高数据处理能力和系统性能3. 高速信号传输技术的案例应用3.1 高速差分信号传输设计差分信号传输是一种常见的高速信号传输技术，通过同时传输两个相反的信号来抵抗噪声和干扰，提高信号的传输质量和可靠性在高速差分信号传输设计中，可以采用高速信号传输技术来减小信号传输延迟，提高数据传输速率和系统的响应速度例如，在高速以太网物理层（PHY）设计中，采用高速差分信号传输技术可以实现高速数据传输和低延迟的特性3.2 高速信号完整性仿真在高速信号传输过程中，信号可能会受到各种干扰和损耗，导致信号失真和传输质量下降高速信号完整性仿真是一种基于计算机仿真的技术，可以通过模拟信号传输过程中的行为，预测信号的失真和干扰情况，从而优化电路设计和布局例如，在高速数字集成电路设计中，采用高速信号完整性仿真可以分析和解决信号传输路径的阻抗匹配和反射问题，提高信号传输的质量和可靠性3.3 高速SERDES设计SERDES（Serializer/Deserializer）是一种用于串行和并行数据转换的集成电路在高速通信系统中，SERDES技术可以实现数据的高速传输和接收通过采用高速信号传输技术，可以减小SERDES中的信号延迟，提高数据传输速率和系统带宽例如，在40Gb/s以太网PHY接口设计中，采用高速信号传输技术可以实现低延迟、高可靠性的数据传输3.4 高速IO设计高速输入输出（IO）接口是集成电路与外部设备之间进行数据交换的关键部分在高速IO设计中，采用高速信号传输技术可以减小信号传输延迟，提高数据传输速率和系统的响应速度例如，在高速USB接口设计中，采用高速信号传输技术可以实现高速数据传输和低延迟的特性4. 结论集成电路设计中的高速信号传输技术在现代电子系统中具有重要意义本文介绍了高速信号传输技术在集成电路设计中的应用案例，包括高速差分信号传输设计、高速信号完整性仿真、高速SERDES设计和高速IO设计这些应用案例展示了高速信号传输技术在提高数据处理能力和系统性能方面的关键作用随着技术的不断进步，高速信号传输技术将在未来的集成电路设计中发挥更加重要的作用应用场合1. 高速数据转换器设计在高速数据采集和处理系统中，数据转换器的速度和精度至关重要适用于需要高数据处理速度和精度的场合，如高速ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）设计，以及在高速数据采集、图像处理、通信系统等领域2. 高速SERDES设计SERDES技术广泛应用于高速通信系统，如以太网、光纤通信、无线通信等适用于需要高速数据传输和接收的场合，特别是对于带宽要求高的通信系统，如40Gb/s以太网PHY接口设计3. 高速IO设计高速IO接口技术适用于集成电路与外部设备之间进行高速数据交换的场合常见于高速USB接口、PCI Express接口、SATA接口等设计适用于需要高速数据传输和低延迟特性的应用，如高性能计算机、存储系统、图像处理设备等4. 高速信号完整性分析高速信号完整性分析适用于信号传输路径可能存在干扰和损耗的场合特别是在高速PCB设计中，适用于分析信号传输路径的阻抗匹配、反射、串扰等问题，以保证信号传输的质量和可靠性注意事项1. 信号传输延迟和损耗在应用高速信号传输技术时，需要注意信号传输过程中的延迟和损耗信号延迟会影响系统的响应速度，而损耗会导致信号失真和传输质量下降因此，在设计中需要优化信号传输路径，减小延迟和损耗2. 信号完整性高速信号传输过程中，信号可能会受到各种干扰和损耗，导致信号失真和传输质量下降在应用高速信号传输技术时，需要注意信号的完整性问题通过采用差分信号传输、信号完整性仿真等技术，可以提高信号传输的质量和可靠性3. 阻抗匹配和反射在高速PCB设计中，阻抗匹配和反射是影响信号传输质量的重要因素需要注意信号传输路径的阻抗匹配，以减小反射和串扰问题通过合理布局、采用高速信号传输技术等方法，可以有效解决阻抗匹配和反射问题4. 电源和地平面设计电源和地平面的设计对高速信号传输技术的影响不可忽视需要采用合适的电源和地平面设计，以减小电源噪声和地平面波动对信号传输的影响合理设计电源和地平面，可以提高信号传输的稳定性和可靠性5. 测试和验证在应用高速信号传输技术时，需要进行充分的测试和验证，以确保系统的性能和可靠性通过实际测试数据，可以验证高速信号传输技术的应用效果，并及时发现和解决问题高速信号传输技术在集成电路设计中具有广泛的应用场合，但需要注意信号传输延迟和损耗、信号完整性、阻抗匹配和反射、电源和地平面设计以及测试和验证等方面的问题通过合理应用高速信号传输技术，并注意相关注意事项，可以提高集成电路的性能和可靠性。

高性能电路设计与应用案例

高性能电路设计与应用案例在当今电子技术迅猛发展的时代，高性能电路是各行业对技术要求越来越高的必备组成部分。

本文通过探讨几个电路设计与应用案例，来展示高性能电路在实际应用中的重要性和效果。

案例一：信号放大电路设计信号放大电路是在信号传输过程中必不可少的部分。

在某个医疗设备项目中，需要将来自传感器的微弱生物信号进行放大并传递给后续处理器。

为了确保信号的准确性和稳定性，设计师采用了高性能电路设计方案。

这个电路设计采用了低噪声放大器作为信号放大的核心部件，并通过使用微电子制程工艺和优化布局来降低噪声。

另外，为了提高放大器的线性度，设计师采用了负反馈电路结构，通过电路模拟和参数调整，最终得到了高性能的信号放大电路。

案例二：高速数字通信电路设计随着网络和通信技术的飞速发展，高速数字通信电路的需求也越来越大。

在一个数据中心的服务器通信模块设计中，为了实现高速稳定的数据传输，设计师需要采用高性能电路设计来确保信号的可靠性和速度。

为了满足高速通信的要求，设计师采用了高速差分信号传输技术，并在电路布局和传输线设计中采用了阻抗匹配和信号完整性控制的方法。

此外，设计师还使用了时钟恢复电路和信号再生电路来提高信号的稳定性和准确性。

经过严格的电路模拟和验证，最终实现了高性能的高速数字通信电路。

案例三：功率放大电路设计功率放大电路是在音频、射频等领域广泛应用的电路之一。

在一个音响系统设计中，设计师需要设计一个能够输出高保真音频信号的功率放大器，以满足用户对音质的高要求。

为了实现高性能功率放大器的设计，设计师采用了分级放大电路结构，并在电路设计中采用了功放芯片和输出变压器的结合。

通过精确的电路参数匹配和电源噪声抑制等措施，成功实现了低失真、高保真的功率放大电路。

结语以上案例仅是众多高性能电路设计与应用案例中的一部分。

高性能电路在电子技术领域的应用广泛，其设计与应用的重要性与日俱增。

通过不断地探索和创新，我们可以不断提升电路的性能和应用效果，满足人们对于电子产品的高品质要求。

某地区广海高速大队电气设计CAD图

1500260003700江门台山广海高速大队饭堂照明图2.803700110010030015001008000780010037003700PROJECT TITLE工程名称图纸名称2.80110011001100150015002.801100150011001100SCALE1250100DRAWING NO360037003700设计绘图DESIGNED BYDRAWN BY1:100APPROVED BYCHECKED BY审核校对比例图号110015001200110010002.801250150011001100上杂物房2.802.80吸顶灯日期存档FILES NODATE筒灯1001500艺术吊灯8000280012003005000100260001500370037001100100100012001100150037001500110015001100370011001250100110037001500120011001000125037001500110036001100PROJECT TITLE工程名称图纸名称江门市篷江集团装饰工程公司DWG TITLEDESCRIPTIONDRAWN BYDESIGNED BY说明绘图设计审核校对APPROVED BYCHECKED BYDRAWING NO比例SCALE图号DATEFILES NO日期存档TTV茶水柜500x500耐磨砖办证室2工作台6000首层平面图1：5031500x500耐磨砖办证室大堂150050006500120006000卫生间1：1251. 除会议室用5匹，调解室、调解办公室、宿舍用1匹,其它用2匹首层平面图1：125卫生间小会议室股长室宿舍宿舍卫生间地柜档案室档案室办公室上大堂调解室调解办公室大会议室300中队

高速电路设计过程

高速电路设计过程
主讲人：杨学友教授
高速电路设计过程
本章主要内容：
1.
2.
3. 4.
高速接地方式高速电路板层叠结构高速电路板走线拓扑高速电路板电源设计
高速电路板接地设计
三种接地方式：单点接地：适用于低频电路，优点是保证地回路相互不干扰。浮地：能够将电路板地和其他地隔离，减小干扰，工控、PLC常用。多点接地：高速电路使用，优点是地回路阻抗最小

高速电路板走线拓扑
比如，1片高速CPU连接2片高速 SDRAM，如何确定走线、匹配拓扑？通过hyperlynx仿真软件仿真走线拓扑 Hyperlynx软件：pads2007安装光盘中带有7.7版本，可以防真过冲、串扰、 EMI等 8.0版本，可以仿真PI（电源完整性）

走线拓扑
六层板叠层
Top—gnd—s1—s2—VCC—btm
注意信号线跨越参考层！！
信号线跨越参考层：造成阻抗不连续点，此时应该在跨越点增加一个电容，分别连接两个不同的参考层。比如六层板：top层走线，通过过孔连接到bottom层，则需要在过孔处增加一个小电容，电容一端接地，一端接VCC。
PDN设计工具

单点接地

单点接地
电路板多点及混合接地
2、高速电路板叠层设计
一般按照微带线设计，便于控制高速电路板中，对于信号线，电
源平面和地平面都是参考平面；区别是地平面干净些。叠层设计就是设计信号线阻抗，一般信号线为50ohm
叠层设计方法

四层板：top--gnd—power—bottom
高速电路板电源设计
电源设计的目的是为芯片提供干净的能量和稳定的参考。电路板上的噪声：开关电源噪声、芯片电平转换时电流噪声等，这些噪声不能消除，只能降低到PCB可以接受水平。目标阻抗设计：

高速电路设计第二章

【案例2-9】LDO电源应用中的滤波电容ESR问题某单板上FPGA供电选用Linear公司LDO电源芯片LT1963，输出电压1.5V。

LT1963的外部滤波电容选取10uF，0805尺寸、X5R封装的陶瓷电容。

在单板的调试中发现，上电时，在LDO输出的1.5V电源上会出现一个瞬间高达1.8V的冲击。

最初设计者认为是外部电容容量不够所致，增加一个相同的10uF陶瓷电容，现象依旧。

仔细阅读LDO芯片资料，发现资料提到，该LDO需要利用外部电容的ESR来作高频补偿，ESR太小的电容，不足以满足这个要求。

资料要求外部电容的ESR不能超过3欧姆，同时要求在电容值为10uF时，电容的ESR不可小于20毫欧。

设计中使用的10uF陶瓷电容，其ESR在工作频段内仅为6毫欧，无法满足要求。

将该电容替换为10uF的钽电容，其ESR在100kHz时为2欧姆。

替换后，1.5V电源上电正常。

【讨论】提到电容的ESR，设计者往往想到的都是其负面影响。

的确，较大的ESR，有两个不利。

第一，根据电容损耗角正切值的定义，较大的ESR会产生较大的损耗功率P，如果P 大到一定程度，且单板上该类型的电容器件数目较多时，功耗预算就不得不考虑电容上的损耗，这往往是电子设计工程师最不希望看到的。

第二，对于高速电路，往往希望电容的阻抗越小越好。

这有两个含义，一方面，对于高频信号的交流耦合，电容串联在高频信号上，目的是隔断高频信号收发两端的直流分量，同时又希望高频信号的衰减越小越好，如果电容的ESR较大，对于交流耦合的高频信号，相当于在信号中间串联了一个不小的电阻，将产生一定的衰减；另一方面，对于并联在电源和地之间的滤波电容，其作用是为噪声等干扰信号提供一个极低阻抗的回路，ESR较大的电容，显然无法起到这个作用。

对于高速电路，即使ESR很小的电容，其ESR值仍不能满足低阻抗要求，因此，在重要的电源滤波电路上，往往需要并联多个电容，以最大程度地降低ESR。

高速电路设计的经典案例

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若有疑问，请联系 songmin2@高速数字设计的经典案例若干则【摘要】随着这些年半导体工艺突飞猛进的发展， “高速数字设计”对广大硬件工程师来说，已经不再是一个陌生的词。

从航空、雷达到汽车电子，从无线通信到有线接入，甚至在一些低端的嵌入式系统上，高速数字电路都已经在大行其道。

目前行业内已经有不少关于高速数字电路理论的好文章，笔者就不在这上面掺和了。

本文着眼于理论和实际相结合，所用的素材都来自笔者亲历过的案例，相信活生生的事实，比空洞的理论更有说服力，也希望能使入行不久的硬件工程师们得到他们想要的信息，今后少走弯路。

由于不会对理论作过多的阐述，因此，本文的阅读对象应该具有一点点高速数字设计的理论基础，请知。

【关键词】高速数字设计高速数字电路案例1 信号完整性什么词汇在高速数字设计中出现得最多？对了，SI（Signal Integrity），也就是信号完整性。

信号完整性问题的表现形式多种多样，主要有如下种类：图 1 过冲（OVERSHOOT）图 2 振铃（RING）图 3 非单调性（NON MONOTONIC）过冲：当较快的信号沿驱动一段较长的走线，而走线拓扑上又没有有效的匹配时，往往会产生过冲。

过冲带来的问题主要是“1”电平高于接收端器件的输入最大电压值(VIHmax)，或“0”电平低于接收端器件的输入最小电压值(VILmin)，这样可能给器件带来潜在的累积性伤害，缩短其工作寿命，从而影响产品的长期稳定性。

SmarteebitPage 1 of 17该文章版权归 smarteebit 所有。

若有疑问，请联系 songmin2@其实，大多数的器件允许一定的超过器件标称耐压值的瞬态过冲，有些厂家甚至详细规定了瞬态过冲的参数，例如 Altera 的 CycloneIII 器件，其器件手册标称的最大正耐压值 VImax 值为 3.95V，但这指的是直流电平。

最大化地利用高速放大器电路

最大化地利用高速放大器电路（驱动容性负载）简介建立一个高速放大器电路，带有MHz范围内的带宽，需要对细节引起足够的注意，使得PCB 的布线十分重要，随着带宽的增加，PCB布线问题就会变得越来越重要。

当设计一个系统时，需要注意信号带宽不是唯一重要的因素；高速放大器本身的实际带宽（超过信号带宽）也同样重要，认识到这两点是十分重要的。

记住，超过信号带宽的高速放大器的寄生效应和非线性效应可以导致过量噪声、过载阶段、高于预期的失真乃至由非对称转换速率引发的直流偏移。

所以，当实际设计电路时，设计者必须重视超过信号频率范围的信号频率以及放大器带宽。

让我们来回顾一下有关高速放大器电路寄生电容的反应。

信号走线的寄生电容寄生电容可以导致放大器达到最大值，在极端情况下的震荡。

一个皮法小电容可以控制增益平度和带宽。

整个皮法可以产生更为恶劣的影响。

概括地说，通过增加走线之间的距离以及减短走线长度来降低寄生电容。

设计一个高频放大器电路时，将寄生电容降到最低的最重要的节点之一位于运算放大器的反向输入。

这是由于寄生电容与反馈电阻和增益电阻（即：Rf,Rg）之间的相互作用。

很多放大器都是使用在低增益，但是相对较高的Rf,Rg的情况下使用的。

接地反相输入的电容与Rg平行，直接影响运算放大器的闭环传递函数。

此外，这个电容可以给环形回路增加一个磁极，这使得反馈不稳定。

寄生电容不能增加很多；图一为我们展示了当增加一个额外的皮法电容（Rf, Rg = 510 Ohms）时的情况：图1、CLC4600视频线路驱动器（交流响应和倒相输入电容）少量的寄生电容也是避免不了的。

CADEKA元件可以通过一个带有实际布局的应用板进行测量，它具有位于反相输入的0.5-1 pF的寄生电容。

寄生电容的这个数量是所有CADEKA 数据表的标准，而且在高频放大器的设计中已经进行了说明。

当性能开始下降的时候会给PCB布局增加额外电容（超出正常水平的）。

增加与反相输入尽可能连接紧密的元件，这样使额外电容降到最低。

高速电路设计-1127解析

----------------------------------------------高速电路设计理论---------------------------------------------- 1、电源分配：（1）设计目的是尽可能减小网络中的阻抗。

有两种方法：电源总线法（power buses）和电源位面法(power planes)。

一般来说，电源位面法较之电源总线法有着比较好的阻抗特征，不过，就实用性来说，总线法更好一些。

（2）电源总线法和电源位面法：电源总线系统是由一组根据系统设备要求不同而具有不同电压级别的线路组成的。

从逻辑上讲，典型的应该是+5V和地线。

每种电压级别所需的线路数目根据系统的不同而不同。

电源位面系统是由多个电源层（或者层的部分--电源层分割）组成的。

每个不同电压级别需要一个单独的层。

电源层上面唯一的缝隙，是为了布置管脚和信号过孔用的。

电源位面系统中，电流不受线路控制，分布在整个层上。

由于整体阻抗小，电源位面系统比总线系统的噪声更小。

（3）线路噪声过滤：不论使用怎样的电源分配方案，整个系统都会产生足够导致问题发生的噪声，额外的过滤措施是必需的。

这一任务由旁路电容完成。

一般来说，一个1uf-10uf的电容将被放在系统的电源接入端，板上每个设备的电源脚与地线脚之间应放置一个0.01uf-0.1uf的电容。

（4）旁路电容的放置：VCC电容很接近芯片接VCC的位置，但是接地端却很远。

因为噪声在一个电源平面上并不是均衡的，电容并不过滤芯片导线（chip leads）产生的噪声，它只过滤芯片附近的噪声。

为达到良好的性能，应该使芯片与电容在同一点上接VCC和接地。

因为电容的尺寸与芯片的尺寸是不同的，所以有必要从VCC和地线接入点分别引两条线到电容器。

这些“延长导线”放在无电源平面上，而且越短越好。

通常，最好将电容放在板子的正对面，芯片的正下方。

一个表贴芯片放在那里可以得到很好的工作效果。