高速时钟线的处理
高速数字信号处理器外部电路设计

高速数字信号处理器外部电路设计在现代技术大量应用数字信号处理器(DSP)的时代,高速数字信号处理器外部电路设计成为了一个非常重要的课题。
如何设计一个高效、稳定、准确的数字信号处理系统,是影响数字信号处理器性能的关键因素之一。
因此本文将探讨高速数字信号处理器外部电路设计的技巧和注意事项。
一、高速数字信号处理器概述高速数字信号处理器是一种专门用于数字信号处理任务的微处理器,通过高效的数字信号处理算法对数据进行处理,可以极大地提高处理速度和精度。
常见的高速数字信号处理器有TI的TMS320系列、ADI的ADSP系列、ARM的CORETEX-M系列等。
二、高速数字信号处理器外部电路设计的要素1.时钟设计在高速数字信号处理器的使用中,时钟电路的设计非常重要。
时钟信号的稳定性、精度和频率对于数字信号处理器的运行速度和稳定性都有着直接的影响。
因此,时钟电路的设计应该尽可能的简单、稳定、可靠。
2.电源设计数字信号处理器的电源设计也非常关键。
由于高速设备对电源质量的要求比较高,因此电源的设计应该尽可能的保证稳定性和精度,减小电源波动和噪声对系统的影响。
3.信号输入输出接口数字信号处理器的输入输出接口是数据传输的核心,信号输入输出的速度和精度对于系统的性能影响非常大。
因此,设计过程中应该尽可能的减小信号传输中的失真和噪声,保证数据的准确和可靠。
4.可编程逻辑接口可编程逻辑电路是数字信号处理器的重要组成部分,它能够实现复杂的数字处理算法和运算功能,提高DSP的运算速度和效率。
因此,可编程逻辑电路的设计也是非常重要的。
三、高速数字信号处理器外部电路设计的技巧和注意事项1.时钟电路尽量使用独立时钟源在高速数字信号处理器的设计中,可靠的时钟源能够保证系统的稳定性和精度。
因此,时钟电路应该尽可能的使用独立时钟源,避免将时钟信号引入其他模块。
2.电源电路的设计建议采用隔离式电源隔离式电源是数字信号处理器的稳定性和精度保证的关键。
高速时钟线的处理

2 时钟线的处理2.1)建议先走时钟线。
2.2)频率大于等于66M的时钟线,每条过孔数不要超过2个,平均不得超过1.5个。
2.3)频率小于66M的时钟线,每条过孔数不要超过3个,平均不得超过2.5个2.4)长度超过12inch的时钟线,如果频率大于20M,过孔数不得超过2个。
2.5)如果时钟线有过孔,在过孔的相邻位置,在第二层(地层)和第三层(电源层)之间加一个旁路电容、如图2.5-1所示,以确保时钟线换层后,参考层(相邻层)的高频电流的回路连续。
旁路电容所在的电源层必须是过孔穿过的电源层,并尽可能地靠近过孔,旁路电容与过孔的间距最大不超过300MIL。
图2.5-1过孔处的旁路电容2.6)所有时钟线原则上不可以穿岛。
下面列举了穿岛的四种情形。
2.6.1) 跨岛出现在电源岛与电源岛之间。
此时时钟线在第四层的背面走线,第三层(电源层)有两个电源岛,且第四层的走线必须跨过这两个岛,如图2.6-1所示。
2.6.2) 跨岛出现在电源岛与地岛之间。
此时时钟线在第四层的背面走线,第三层(电源层)的一个电源岛中间有一块地岛,且第四层的走线必须跨过这两个岛。
如图2.6-2所示。
2.6.3) 跨岛出现在地岛与地层之间。
此时时钟线在第一层走线,第二层(地层)的中间有一块地岛,且第一层的走线必须跨过地岛,相当于地线被中断。
如图2. 6-3所示。
2.6.4) 时钟线下面没有铺铜。
若条件限制实在做不到不穿岛,保证频率大于等于66M的时钟线不穿岛,频率小于66M的时钟线若穿岛,必须加一个去耦电容形成镜像通路。
以图6.1为例,在两个电源岛之间并靠近跨岛的时钟线,放置一个0.1UF的电容。
2.7)当面临两个过孔和一次穿岛的取舍时,选一次穿岛。
2.8)时钟线要远离I/O一侧板边500MIL以上,并且不要和I/O线并行走,若实在做不到,时钟线与I/O口线间距要大于50MIL。
2.9)时钟线走在第四层时,时钟线的参考层(电源平面)应尽量为时钟供电的那个电源面上,以其他电源面为参考的时钟越少越好,另外,频率大于等于66M的时钟线参考电源面必须为3.3V电源平面。
电路设计流程如何应对高速信号传输与时延问题

电路设计流程如何应对高速信号传输与时延问题高速信号传输与时延问题是电路设计流程中常见的挑战。
在设计过程中,若不能有效地处理这些问题,可能会导致信号失真、时钟偏移和系统错误等不良后果。
因此,本文将介绍如何应对电路设计过程中的高速信号传输与时延问题。
一、信号传输问题的原因及影响高速信号传输问题主要源于信号的传输速度快、频率高、时钟精度要求高等特点。
以下是几个常见的信号传输问题及其影响:1. 时钟抖动:时钟抖动是指时钟信号频率的不稳定性,可能导致数据误差、时序错误等问题。
2. 串扰:高速信号传输时,信号之间可能发生串扰,导致信号失真。
3. 端口反射:当信号到达传输终点时,可能会发生端口反射,造成信号波形的失真和干扰。
二、解决高速信号传输问题的方法为了解决高速信号传输过程中遇到的问题,设计师可以采用以下方法:1. 时钟源的优化:合理选择时钟源,并增加时钟源的稳定性和精确度,可有效减少时钟抖动。
2. 信号完整性设计:利用滤波器、终端阻抗匹配和屏蔽罩等方法,避免信号之间的串扰,提高信号传输的准确性。
3. 驱动电流的控制:通过控制驱动电流的大小,能够减少端口反射产生的信号波形失真和干扰。
4. 延时补偿技术:通过引入延时补偿电路,可以对超高速信号进行时延补偿,以确保各个信号的同步传输。
三、电路设计流程中的注意事项在电路设计流程中,设计师需要注意以下几个方面:1. 信号完整性分析:在设计开始之前,应对电路进行信号完整性分析,包括信号的传输路径、时延要求、时钟精度等因素,为解决高速信号传输问题做准备。
2. 仿真与验证:在设计过程中,可以通过使用仿真工具对电路进行验证,以确定设计方案的可行性,避免出现一些隐蔽的高速信号传输问题。
3. 布局与布线规范:合理的布局和布线有助于降低信号传输过程中的串扰和反射等问题。
设计师应遵循相关的布局和布线规范,确保设计的完整性。
4. 时延分析与优化:通过时延分析工具,对信号传输过程中的时延进行评估和优化,以满足设计要求。
电磁兼容中三大类PCB布线设计详解

电磁兼容中三大类PCB布线设计详解从电磁兼容的角度,我们需要对以下四种布线加以关注:A 强辐射信号线(高频、高速、时钟走线为代表)B 敏感信号(如复位信号)C 功率电源信号D 接口信号(模拟接口或数字通信接口)一、单双面布线设计1.在单层板中,电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。
减小电源电流回路面积,减小差模环路辐射。
2.电源走线单面板或双面板,电源线走线很长,每隔3000mil 对地加去耦电容(10uF +1000pF)。
滤除电源线上地高频噪声。
3.Guide Ground Line对于单、双层板,关键信号线两侧应该布“Guide GroundLine”。
关键信号线两侧地“包地线”一方面可以减小信号回路面积,另外还可以防止信号与其他信号线之间的串扰。
4.回流设计在单层板或双层板中,布线时应该注意“回流面积最小化”设计,回路面积越小,回路对外辐射越小,并且搞干扰能力越强。
对于多层板来说,要求关键信号线有完整的信号回流,最后是GND 平面回流。
次重要信号有完整平面回流。
通过减小回路来防止信号串扰,同时降低对外的辐射。
5.直角走线PCB 走线不能有直角走线。
直角走线导致阻抗不连续,导致信号发射,从而产生振铃或过冲,形成强烈的EMI 辐射。
6.PCB走线粗细应一致。
粗细不一致时,走线阻抗突变,导致信号反射,从而产生振铃或过冲,形成强烈的EMI 辐射。
7.相邻布线层注意在分层设计时,应避免布线层相邻。
如果无法避免,应适当拉大两布线层上的平行信号走线会导致信号串扰。
线层之间的层间距,缩小布线层与其信号回路之间的层间距,布线层1与布线层2不宜相邻。
相邻布尽可能避免相邻布线层的层设置,无法避免时,尽量使两布线层中的走线相互垂直或平行走线长度小于1000mil ,这样减小平行走线之间的串扰。
一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计
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现代电子技术Modern Electronics TechniqueMay 2024Vol. 47 No. 102024年5月15日第47卷第10期0 引 言空间带电粒子中有许多成分[1⁃2],主要包含来自外空间射向地球的银河宇宙射线、太阳高能粒子和地球磁场捕获的高能粒子。
其中银河宇宙射线来自于太阳系以外的宇宙射线,是被星际磁场加速到达地球空间的高能带电粒子,包含质子、α粒子、重离子等[3];太阳上发生耀斑时会发射出高能带电粒子,主要成分是质子、少量的重离子[4];地球磁场俘获大量的高能粒子,在地球周围形成6~7个地球半径的粒子辐射区,称为Van Allen 带,包含质子、电子、重离子等[5⁃7]。
在这些带电粒子中,单粒子效应首要关注的是重离子引起的电离[8⁃9],本文所开展的试验就是模拟宇航空间环境。
单粒子效应是指单个高能粒子穿过集成电路灵敏区时,造成电路状态非正常改变的一种辐射效应,常见的单粒子效应包括单粒子锁定(Single⁃Event Latch up, SEL )、单粒子翻转(Single⁃Event Upset, SEU )、单粒子功能中断(Single⁃Event Functional Interrupt, SEFI )等。
其中单粒子锁定是高能粒子入射到电路,导致电路产生异常突变电流,主要发生于CMOS 电路中[10];单粒子翻转是高能粒子作用于集成电路,使得电路逻辑状态发生异常变化,一般发生在数据存储或指令相关电路中;单粒DOI :10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.10.011引用格式:魏亚峰,蒋伟,陈启明,等.一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计[J].现代电子技术,2024,47(10):57⁃63.一种高速时钟分配电路单粒子效应测试系统设计魏亚峰1, 蒋 伟1, 陈启明2, 孙 毅3, 刘 杰4, 李 曦1, 张 磊1(1.重庆吉芯科技有限公司, 重庆 400060; 2.中国原子能科学研究院, 北京 102400;3.北京卫星环境工程研究所, 北京 102400;4.中国科学院兰州近代物理研究所, 甘肃 兰州 730000)摘 要: 时钟分配电路是电子系统中信号处理单元参考时钟及多路时钟分配的关键元器件,其跟随系统在宇宙空间中容易受宇宙射线辐照发生单粒子效应,进而影响系统性能指标甚至基本功能。
高速通信接口中的时钟提取与恢复技术
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高速通信接口中的时钟提取与恢复技术在高速通信接口中,时钟提取与恢复技术是非常重要的一项技术。
在数字通信中,时钟信号是保持数据传输顺利进行的关键。
时钟提取与恢复技术能够帮助确保数据的正常传输并保持通信的稳定性。
时钟提取与恢复技术主要是指在接收端将接收到的数据信号中的时钟信息提取出来,并将其与本地时钟同步,以确保数据的准确接收和处理。
在高速通信接口中,由于信号传输距离远、传输速度快,时钟信号可能会因为受到信号失真、传输延迟等影响而产生抖动或失真。
这就需要时钟提取与恢复技术来解决这些问题。
时钟提取与恢复技术通常是通过专门的时钟恢复模块实现的。
在接收端,通过时钟恢复模块可以从接收到的数据信号中提取出时钟信号,然后与本地时钟进行同步。
这样可以保证接收数据时在适当的时机采样数据,确保数据的准确性和完整性。
时钟提取与恢复技术在高速通信接口中的应用非常广泛。
无论是在网络通信、数据存储、数字视频传输等领域,时钟提取与恢复技术都起着至关重要的作用。
对于高速通信接口而言,时钟信号的稳定性和准确性直接影响到数据传输的可靠性和性能。
在实际应用中,时钟提取与恢复技术通常会受到许多因素的影响,比如信号失真、传输延迟、温度变化等。
因此,设计一个稳定可靠的时钟提取与恢复技术方案是非常重要的。
工程师们需要根据具体的应用场景和需求,选择适合的时钟提取与恢复技术方案,并进行充分的测试和验证,确保系统可以稳定、可靠地工作。
总的来说,高速通信接口中的时钟提取与恢复技术是数字通信中非常重要的一环。
它可以帮助确保数据的准确传输,保持通信的稳定性,提高系统的可靠性和性能。
因此,工程师们在设计高速通信系统时,一定要重视时钟提取与恢复技术的应用,选择合适的方案,确保系统能够稳定可靠地运行。
基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计

第19卷 第2期 太赫兹科学与电子信息学报Vo1.19,No.2 2021年4月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Apr.,2021 文章编号:2095-4980(2021)02-0228-07基于时钟网络的高速数据采集与处理系统设计富 帅,倪建军,闫静纯,于双江,刘 涛(北京空间机电研究所,北京 100094)摘 要:针对全波形激光雷达中高速率数据采集系统的需求,研制了一种基于时钟网络的高速数据采集与处理系统,对其中的关键技术进行了研究。
在对FPGA片同步技术及时钟抖动机理进行分析的基础上,提出一种以锁相环和时钟缓冲器为主要构建单元的高质量时钟网络管理方法。
该时钟网络管理方法通过对高速ADC输出随路时钟的主动干预,解决了多路高速数据锁存困难的问题。
实验结果显示:该高速数据采集与处理系统已实现高达1.2 GSPS的采样率以及与之匹配的数据处理速率,有效位数大于8 bit,在实现高速数据采集的同时满足较高分辨力的要求。
关键词:激光测距;全波形;高速数据采集;时钟网络中图分类号:TN919.3;TP274 文献标志码:A doi:10.11805/TKYDA2020393Design of high speed data acquisition and processing systembased on clock networkFU Shuai,NI Jianjun,YAN Jingchun,YU Shuangjiang,LIU Tao(Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity,Beijing 100094,China)Abstract:A high speed data acquisition and processing system based on clock network is developed aiming at the requirement of high speed data acquisition system in full waveform laser radars. The keytechniques are studied in detail. Based on analyzing ChipSync technology and clock jitter, a high qualityclock network management method based on PLL and clock buffer is proposed. By using the proposedmethod which is based on the active intervention of high speed ADC output on-line clock, the problem ofmulti-channel high speed data flip-latch is solved. Experiment results demonstrate that the realizedsystem can reach the sampling rate of 1.2 GSPS and the Effective Number Of Bit(ENOB) above 8 bit.Keywords:laser ranging;full waveform;high speed data acquisition;clock network全波形激光雷达系统工作原理为系统发射的激光脉冲与被测目标发生反射作用,形成含有丰富信息的脉冲回波信号,通过数据采集系统以较高的采样率对回波信号进行采集与数字量化,从而记录下回波全波形信息。
利用SigXplorer_进行高速信号仿真研究
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文章编号:2095-6835(2023)17-0092-03利用SigXplorer进行高速信号仿真研究聂俊英(西安睿控创合电子科技有限公司,陕西西安710071)摘要:介绍了如何使用Cadence公司的EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)软件SigXplorer进行高速信号的信号完整性仿真、时序仿真和拓扑结构仿真。
信号完整性仿真主要解决传输线效应引起的反射问题;时序仿真主要用于获取芯片之间数据传递的时序,并给出了2种同步方式下的时序计算公式;在拓扑结构仿真中介绍了3种不同的拓扑结构并描述了各自的应用场合。
关键词:SigXplorer;信号完整性仿真;时序仿真;拓扑结构仿真中图分类号:TN911.72文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2023.17.0261研究背景随着高速信号在单板设计中的应用越来越广泛,高速数字信号快速上升引起的模拟效应对单板设计的影响也越来越大,由此产生了一系列信号完整性、传输线效应、阻抗匹配、时序冗余、电源完整性等问题。
而在已有的PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)上发现和分析这些问题是一件非常困难的事情,即使找到了问题,对于一个已完成的PCB要解决这些问题也要花费大量的时间和费用。
如果在设计初期和设计过程中就考虑这些方面的影响,修改同样的问题所花费的时间和费用就少得多,甚至能避免产生这样的问题。
利用Cadence公司强大的EDA仿真软件SigXplorer就是一种有效的方法,可在PCB设计前期和后期对高速信号进行仿真和分析,并根据仿真结果生成约束条件导入到PCB设计工具中,作为PCB布线的约束。
2利用SigXplorer进行仿真的方法要利用SigXplorer进行仿真,必须要有所要仿真器件的IBIS(Input/Output Buffer Information Specification,一种基于V/I曲线的对I/O BUFFER快速准确建模的方法)模型。
高速数字系统PCB电路中的信号完整性设计方案

现在的高速数字系统的频率可能高达数百兆Hz,其快斜率瞬变和极高的工作频率,以及很大的密集度,必将使得系统表现出与低速设计截然不同的行为,出现了信号完整性问题。
破坏了信号完整性将直接导致信号失真、定时错误,以及产生不正确数据、地址和控制信号,从而造成系统误工作甚至导致系统崩溃。
因此,信号完整性问题已经越来越引起高速设计人员的关注。
1 信号完整性问题及其产生机理信号完整性SI(Signal Ingrity)涉及传输线上的信号质量及信号定时的准确性。
在数字系统中对于逻辑1和0,总有其对应的参考电压,正如图1(a)中所示:高于ViH的电平是逻辑1,而低于ViL的电平视为逻辑0,图中阴影区域则可视为不确定状态。
而由图1(b)可知,实际信号总是存在上冲、下冲和振铃,其振荡电平将很有可能落入阴影部分的不确定区。
信号的传输延迟会直接导致不准确的定时,如果定时不够恰当,则很有可能得到不准确的逻辑。
例如信号传输延迟太大,则很有可能在时钟的上升沿或下降沿处采不到准确的逻辑。
一般的数字芯片都要求数据必须在时钟触发沿的tsetup前即要稳定,才能保证逻辑的定时准确(见图1(c))。
对于一个实际的高速数字系统,信号由于受到电磁干扰等因素的影响,波形可能会比我们想象中的更加糟糕,因而对于tsetup 的要求也更加苛刻,这时,信号完整性是硬件系统设计中的一个至关重要的环节,必须加以认真对待。
一个数字系统能否正确工作其关键在于信号定时是否准确,信号定时与信号在传输线上的传输延迟和信号波形的损坏程度有关。
信号传输延迟和波形的原因复杂多样,但主要是以下三种原因破坏了信号完整性:(1)反射噪声其产生的原因是由于信号的传输线、过孔以及其它互连所造成的阻抗不连续。
(2)信号间的串扰随着印刷板上电路的密集度不断增加,间的几何距离越来越小,这使得信号间的电磁已经不能忽略,这将急剧增加信号间的串扰。
(3)电源、地线噪声由于芯片封装与电源平面间的寄生和的存在,当大量芯片内的电路和输出级同时动作时,会产生较大的瞬态,导致电源线上和地线上的电压波动和变化,这也就是我们通常所说的地跳。
高速数字电路设计中的时钟分布规划

高速数字电路设计中的时钟分布规划在高速数字电路设计中,时钟分布规划是非常重要且复杂的任务。
时钟信号在数字电路中起着至关重要的作用,它们用来同步不同电路模块的工作,并确保信号的稳定性和可靠性。
在设计高速数字电路时,时钟分布规划需要考虑诸多因素,包括信号延迟、时钟偏移、时钟引入的噪声等。
首先,时钟信号在数字电路中的传输速度非常快,因此需要精确的时钟分布规划来保证所有时钟信号在整个电路中的准确传递。
时钟信号的时序要求非常严格,必须确保每个时钟周期内信号都能够按时到达目标模块,否则会导致系统的失效。
因此,在时钟分布规划中需要考虑信号延迟的影响,合理安排时钟信号的传输路径,尽量减小延迟,确保信号的同步性和稳定性。
其次,时钟偏移是时钟分布规划中的另一个重要问题。
由于数字电路中存在多个时钟源,不同时钟源之间可能存在时钟偏移,导致信号同步不准确。
因此在设计时钟分布规划时,需要合理选择时钟信号的传输路径和布线方式,尽量减小时钟偏移,确保各模块的时钟同步性。
此外,时钟信号引入的噪声也会对系统的性能产生负面影响。
在高速数字电路设计中,时钟信号的频率很高,传输路径较长,易受到电磁干扰和信号噪声的影响。
为了减小时钟引入的噪声,可以采取一些措施,比如使用抗干扰能力强的时钟源、采用合适的布线方式、增加时钟信号的缓冲器等。
综上所述,时钟分布规划是高速数字电路设计中不可或缺的重要环节。
合理的时钟分布规划可以保证电路系统的稳定性和可靠性,确保信号的准确传递和同步。
设计者需要综合考虑信号延迟、时钟偏移和时钟引入的噪声等因素,制定合理的时钟分布方案,以确保高速数字电路系统的正常运行。
画PCB注意事项

1 电源、地线的处理既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。
所以对电源、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。
对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。
或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
2、数字电路与模拟电路的共地处理现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。
因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。
数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。
数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。
也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
3、信号线布在电(地)层上在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。
首先应考虑用电源层,其次才是地层。
因为最好是保留地层的完整性。
高速adc的设计注意事项

高速adc的设计注意事项高速ADC是一种用于高速信号采集和数字化的模数转换器。
它的设计非常关键,因为它直接影响到信号采集的准确性和频率响应。
下面是一些设计高速ADC时需要注意的事项:1. 时钟和采样:在高速ADC中,时钟的稳定性和准确性是非常重要的。
为了确保准确的采样,时钟必须具有较低的相位噪声和抖动。
此外,时钟频率必须与信号频率匹配,以避免混叠失真。
因此,在设计高速ADC时,应选择高质量的时钟源,并确保时钟电路的稳定性和准确性。
2. 前端模拟电路:前端模拟电路是将输入信号转换为电压或电流的关键部分。
在高速ADC中,应选择低噪声和高速度的操作放大器,并提供适当的滤波器来去除高频噪声和混叠失真。
此外,为了提高信号质量,还可以使用差分信号传输和抗干扰设计技术。
3. 样本保持电路:样本保持电路用于在输入信号到达之后,将其保持在ADC输入端的电压或电流上。
在高速ADC中,样本保持电路必须具有高带宽和低抖动,以确保准确的采样。
此外,为了避免信号交叉耦合和信号失真,应采用差分样本保持电路和布局技术。
4. ADC核心:ADC核心是将模拟信号转换为数字信号的关键部分。
在高速ADC 中,需要选择合适的ADC架构和位数,以满足要求的采样速度和分辨率。
常见的高速ADC架构包括交叉比较器ADC、逐次逼近型ADC和闩锁型ADC。
在选择ADC核心时,还应考虑功耗、线性度、采样速度和动态范围等因素。
5. 数字后处理:数字后处理用于对采样的数字信号进行滤波、解调和数据处理。
在高速ADC中,数字后处理的设计必须满足高速数据传输的要求。
为了提高信号质量,可以使用数字滤波器、数据校正技术和误码校正方法。
此外,为了减少数据传输带宽和存储需求,还可以压缩采样数据。
6. 供电和接地:供电和接地是高速ADC设计中很重要的考虑因素。
为了避免噪声和干扰,应采用适当的电源滤波器和抑制技术。
此外,为了减少电源反馈和信号耦合,应采用适当的电源布局和接地技术。
消除高速串行链路的时钟抖动

消除高速串行链路的时钟抖动作者:Hamed Sanogo现场应用工程经理Maxim公司随着新一代串行数据标准成功地从快速过渡到超高速,设计人员需要花费大量时间考虑这些高速信号的模拟设计,只是简单关注1、0数字域信号远远不能满足实际要求。
为了找到潜在的问题并加以解决,从而避免现场应用出现这些问题,设计人员必须检查实际设计参数。
信号完整性(SI)工程师必须降低或消除时钟抖动对系统性能的影响。
本文讨论了针对典型速率为1Gbps或更高速率的高速串行数据链路的简单、实用方法。
高速串行链路的特性取决于SI工程师发现问题、理解问题以及解决抖动问题的能力。
在本文讨论中,我们假设PHY(物理层)和SerDes(串行器-解串器)器件的时钟和数据恢复(CDR)电路与兼容于设备的应用标准。
在串行通信系统中,CDR从数据流中恢复时钟信号。
所以,关键的操作是从串行数据流中提取数据,并将其与数据发送器时钟同步。
发送器总会在一定程度上造成恢复时钟的抖动,我们假设这种影响极小。
为简单起见,假设恢复时钟的任何明显抖动都将耦合到电缆链路(作为EMI)或PCB(作为串扰)。
“抖动传输”、“抖动容差”和“所产生的抖动”是重要的测量指标,而它们对PHY和SerDes的影响要比对系统通道的测试影响更大。
假设设计中使用的器件满足设备级测试要求。
由此,我们将主要考虑整体系统,寻求一种方法在接收器端可靠采集串行数据,我们将考虑系统通道的特性,而非器件的特性。
这样一个通道(图1)包括发送器PHY、FR4(PCB材料)、连接器、屏蔽电缆、连接器、FR4和接收器PHY。
图1:包括FR4 (PCB材料)、电缆、连接器以及另一端FR4的通信链路。
嵌入式电信卡(一块混合信号电路板)用于采集本文涉及的测量数据,该电路是“无线通信单元”的一部分。
无线通信单元通过通用的公共无线接口(CPRI)连接到基站,CPRI是基站与无线通信单元之间进行数据传输的新标准。
CPRI的一个物理层包括无线数据(IQ数据)及管理、控制和同步信息。
轨道交通时钟系统解决方案
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轨道交通时钟系统解决方案随着城市的发展和人口的增长,轨道交通系统已成为现代城市交通的重要组成部分。
为了更好地管理和运营轨道交通系统,时钟系统是不可或缺的一部分。
本文将探讨轨道交通时钟系统的解决方案。
一、需求分析在开发轨道交通时钟系统之前,我们需要先进行需求分析,明确系统需要满足的功能和性能要求。
以下是一些典型的需求:1.精确的时间同步:轨道交通系统中的各个设备和车辆需要保持高度的时间同步,以确保出发时间和运行时刻的准确性。
2.可靠的稳定性:轨道交通时钟系统需要具备高可靠性和稳定性,以保证在各种恶劣环境条件下仍能正常运行。
3.实时数据采集和处理:时钟系统需要能够实时采集和处理轨道交通系统中的各种数据,包括车辆位置、速度、故障报警等信息。
4.多用户支持:时钟系统需要支持多用户同时访问,以提供给管理人员和运营人员使用。
5.扩展性和可升级性:随着轨道交通系统的不断发展,时钟系统需要具备良好的扩展性和可升级性,以适应未来的需求变化。
二、系统架构设计基于以上需求分析,我们可以设计一个由多个时钟节点组成的分布式时钟系统。
每个时钟节点负责同步本地设备的时间,并与其他节点进行时间同步。
以下是一种可能的系统架构设计:1.时钟节点:每个时钟节点由一台主控服务器和多个从属设备组成。
主控服务器负责整个系统的时间同步和管理,从属设备负责同步主控服务器的时间,并向其他设备提供时间同步服务。
2.时间同步协议:为了实现精确的时间同步,可以采用一种可靠的时间同步协议,如网络时间协议(NTP)或精密时间协议(PTP)。
3.数据采集和处理:时钟节点可以与轨道交通系统中的各种设备进行数据采集和处理,包括车辆位置、速度、故障报警等信息。
可以使用传感器和数据采集设备来实现数据的实时采集和处理。
4.用户接口:时钟系统可以提供一个用户接口,供管理人员和运营人员使用。
用户可以通过该接口查看和管理时钟节点的状态,并进行必要的配置和操作。
5.网络通信:各个时钟节点之间需要进行网络通信,以实现时间同步和数据传输。
高速信号走线规则
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如上图所示,就是我们经常用到的菊花链式拓扑结构。这种拓扑结构一般用于几 Mhz 的情 况下为益。高速的拓扑结构我们建议使用后端的星形对称结构。
规则七:走线长度的谐振规则
检查信号线的长度和信号的频率是否构成谐振,即当布线长度为信号波长 1/4 的时候的整 数倍时,此布线将产生谐振,而谐振就会辐射电磁波,产生干扰。
也就是:同层的布线的宽度必须连续,不同层的走线阻抗必须连续。
规则五:高速 PCB 设计的布线方向规则 相邻两层间的走线必须遵循垂直线的原则,否则会造成线间的串扰,增加 EMI 辐射,如 下图:
相邻的布线层遵循横平竖垂的布线方向,垂直的布线可以抑制线间的串扰。 规则六:高速 PCB 设计中的拓扑结构规则 在高速 PCB 设计中有两个最为重要的内容,就是线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的 拓扑结构的设计。在高速的情况下,可以说拓扑结构的是否合理直接决定,产品的成功还是 失败。
规则八:回流路径规则
所有的高速信号必须有良好的回流路径。 近可能的保证时钟等高速信号的回流路径最小。 否 则会极大的增加辐射,并且辐射的大小和信号路径和回流路径所包围的面积成正比。
规则九:器件的退耦电容摆放规则
退耦电容的摆放的位置非常的重要。不合理的摆放位置,是根本起不到退耦的效果。退耦电 容的摆放的原则是:靠近电源的管脚,并且电容的电源走线和地线所包围的面积最小。
高速信号走线规则
随着信号上升沿时间的减小,信号频率的提高,电子产品的 EMI 问题,也来越受到电 子工程师的关注。 高速 PCB 设计的成功,对 EMI 的贡献越来越受到重视,几乎 60%的 EMI 问题可以通 过高速 PCB 来控制解决。 规则一:高速信号走线屏蔽规则
如上图所示: 在高速的 PCB 设计中,时钟等关键的高速信号线,走需要进行屏蔽处理,如果没有屏蔽或 只屏蔽了部分,都是会造成 EMI 的泄漏。 建议屏蔽线,每 1000mil,打孔接地。 规则二:高速信号的走线闭环规则 由于 PCB 板的密度越来越高,很多 PCB LAYOUT 工程师在走线的过程中,很容易出现这种 失误,如下图所示:
(完整版)高速ADC时钟芯片选型及jitter计算
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高速ADC时钟jitter求解高速ADC的时钟jitter会影响高速ADC的信噪比SNR,而信噪比决定了模拟前端输入的有效范围。
所以需要先确定模拟前端的有效输入范围,然后确定应该满足的SNR,然后推导出时钟jitter。
一、模拟前端动态输入范围和有效位ENOB的关系假设ADC的最大输入幅度是Vpp(单位V),分辨率位数N位,有效位数ENOB位。
有效位数ENOB是ADC的N位分辨率中实际有用的位数。
N位ADC理论最小分辨率满足1LSB=Vpp 2N然而如果ADC的噪声信号大于1LSB,则ADC采样信号的N位表示中并不是每一位都能表示采样信号,所以实际的分辨率位数会小于N,实际的分辨率位数我们称为有效位数ENOB。
因此对于ADC来说,更加有效的参数是ENOB,而不是N,ADC实际的最小分辨率应该为:1LSB=Vpp2ENOBADC的模拟输入动态范围为(VppMin,VppMax),VppMin和VppMax使用下面公式计算VppMax=10lg((2√2)250W1mW)dBmWVppMin=10lg((Vpp2ENOB2√2)250W1mW)dBmW模拟输入的幅度宽度:VppMax- VppMin=6.02ENOB二、有效位ENOB、信噪比SNR、信纳比SINAD,总谐波失真THD之间的关系2.1、SNRSNR的定义是信号幅度均方根与噪声幅度均方根的比值。
假设信号幅度均方根是S,噪声均方根是N,则SNR=20lg(SN)2.3、SINADSINAD是信号幅度均方根与所有其它频谱成分(包括谐波但不含直流)的和方根的平均值之比。
假设信号谐波幅度均方根是N,则SINAD=20lg(SN+D)2.2、THDTHD指的是基波信号的均方根值与其谐波(一般仅前5次谐波比较重要)的和方根的平均值之比。
假设2次、3次、4次以上的和谐波失真分别为HD2,HD3,HDn,总谐波失真是D,则THD可以用下面公式求解:THD=20lg(SD )=−10lg(10−HD210⁄+10−HD310⁄+10−HDn10⁄)有些ADC的datasheet提供里THD的值,但是也有一些没有直接提供THD值得,没有提供THD值得可以使用HD2,HD3,HDn计算。
PCB设计中的信号延迟处理
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PCB设计中的信号延迟处理在PCB设计中,信号延迟处理是一个非常重要的技术问题。
信号延迟指的是信号从发送端到接收端所经历的时间延迟,这会直接影响到系统的性能和稳定性。
在设计PCB时,合理处理信号延迟至关重要,下面将详细介绍PCB设计中的信号延迟处理方法和技巧。
一、信号延迟的定义及影响在PCB布线中,信号从发送端到接收端需要经过一定的时间延迟,这个时间延迟与信号传输的距离、信号传输速度以及中间器件的响应时间等因素密切相关。
信号延迟过长会导致信号波形失真,影响系统的工作频率和速度,甚至会造成系统不稳定或故障。
二、信号延迟处理的方法1. 信号传输线长度匹配:在PCB设计中,对于高速信号线和时序要求严格的线路,需要确保信号传输线的长度尽量一致,这样可以减小信号传输过程中的延迟差异。
2. 信号走线路径优化:合理规划信号线的走线路径,减少信号线的弯曲和交叉,避免信号路径过长和过多拐弯,以减小信号传输过程中的延迟。
3. 信号线阻抗匹配:在PCB设计中,需要根据信号线的特性和工作频率来匹配信号线的阻抗,确保信号在传输过程中不会出现反射和衰减,从而减小信号的传输延迟。
4. 信号线长度控制:对于高速信号线,可以采用等长走线的方式,通过控制信号线长度来减小信号传输过程中的延迟,提高系统的稳定性和性能。
5. 信号线层间穿越规划:在多层PCB设计中,需要合理规划信号线的层间穿越,避免信号线穿越过多层板,导致信号传输过程中的延迟增加。
三、信号延迟处理的技巧1. 时钟线长度控制:对于时序要求严格的时钟线,需要采用等长走线和时钟线长度匹配的方式,确保时钟信号的稳定性和准确性。
2. 差分信号线处理:对于差分信号线,需要采用差分传输线路来传输信号,以减小信号传输过程中的噪声和干扰,提高系统的抗干扰能力。
3. 信号线走线层次规划:在PCB设计中,应根据信号线的特性和工作频率来合理规划信号线的走线层次,避免信号线走线过程中的干扰和延迟增加。
如何实现高速时钟信号的差分布线
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如何实现高速时钟信号的差分布线
如何实现高速时钟信号的差分布线
在高速设计中,如何解决信号的完整性问题?差分布线方式是如何实现的?对于只有一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线?
信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。
而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。
解决的方式是靠端接(terminaTIon)与调整走线的拓朴。
差分对的布线有两点要注意,一是两条线的长度要尽量一样长,另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。
平
行的方式有两种,一为两条线走在同一走线层(side-by-side),一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。
一般以前者side-by-side 实现的方式较多。
要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。
所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。
高速时钟信号的差分布线
会使高频信号能量衰减的原因一是导体本身的电阻特性(conductor loss),。
九条高速PCB信号走线规则
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九条高速PCB信号走线规则高速PCB设计是现代电子产品中非常重要的一环,它直接关系到整个电子产品的性能和可靠性。
九条高速PCB信号走线规则是国际上广泛采用的一种高速PCB设计指导原则。
以下将详细介绍九条高速PCB信号走线规则。
1.严格遵循走线规则:在进行高速PCB设计时,必须遵循一定的信号走线规则。
这些规则包括信号的最小走线宽度、最小间距、最小焊盘孔径等。
同时,还要注意信号走线的长度和路径,以确保信号传输的完整性。
2.差分信号走线:差分信号是一种特殊的信号传输方式,可以大大提高信号的抗干扰能力。
在高速PCB设计中,应该使用差分信号走线来传输高频信号。
差分信号的走线规则包括信号的差分对间距、对距离和走线长度等。
3.走线层次:在高速PCB设计中,应尽量采用多层PCB板。
多层PCB 板可以提供更好的信号屏蔽和隔离效果,减小信号互相干扰的可能性。
同时,多层PCB板还可以提供更多的信号层供走线,使得信号走线更加灵活方便。
4.电源和地线走线:电源和地线是高速PCB设计中非常重要的两类信号。
在进行电源和地线走线时,应该尽量减小其阻抗,提高其电流承载能力。
电源和地线应该尽量靠近各个元件,以减小信号传输的长度和路径,提高信号的稳定性和可靠性。
5.时钟信号走线:时钟信号是高速PCB设计中的关键信号,它直接影响整个系统的工作稳定性和准确性。
时钟信号走线应该尽量短,走线路径上不要有分支和环形结构。
另外,时钟信号的走线应该避免与其他信号走线交叉,以降低信号互相干扰的可能性。
6.阻抗控制:在高速PCB设计中,阻抗是一个非常重要的参数。
信号走线的阻抗应该能够适应信号的频率和传输速率,并且保持稳定不变。
为了控制阻抗,可以通过调整信号走线的宽度、间距和PCB板的材料来实现。
7.信号层次分离:在高速PCB设计中,不同频率的信号应该尽量分离在不同的信号层上。
这样可以降低信号之间的相互干扰,提高整个系统的性能。
同时,还可以采用不同的信号层去传输不同频率的信号,以提高整个系统的布局效果。
sd卡时钟高速信号线电磁干扰的整改
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SD卡时钟高速信号线电磁干扰的整改引言随着科技的快速发展,S D卡在各个领域中得到广泛应用,然而在实际应用过程中,我们也经常面临SD卡时钟高速信号线电磁干扰的问题。
这种干扰会导致数据传输中断、数据丢失等严重后果。
为了解决这一问题,需要进行相应的整改措施,以确保SD卡正常运行。
本文将介绍S D卡时钟高速信号线电磁干扰的原因和解决方法。
原因分析S D卡时钟高速信号线电磁干扰的原因主要包括以下几个方面:1.电源线干扰电源线上的电流变化会引起电磁场的变化,从而对SD卡的时钟高速信号线产生干扰。
电源线的干扰主要来自于电源电压的波动,以及其他电器设备对电源线的干扰。
2.地线干扰地线上的电流变化同样会引起电磁场的变化,从而对S D卡的时钟高速信号线产生干扰。
地线的干扰包括地线共享、地线干扰等情况。
3.信号线长度信号线长度会影响信号的传输速度和质量,过长的信号线容易受到电磁干扰。
特别是在高速传输时,信号线长度的不合理设置会对S D卡的时钟高速信号线产生严重影响。
解决方法针对SD卡时钟高速信号线电磁干扰问题,我们可以采取以下措施进行整改:1.电源线隔离通过使用低噪声电源模块和隔离设备,将S D卡的电源线与其他电器设备隔离,以减少电源线干扰对时钟高速信号线的影响。
2.地线分离合理设计和规划地线,避免不同设备的地线共享,减少地线干扰对时钟高速信号线的影响。
同时,使用低电阻的地线和良好的接地措施,以提高地线的质量。
3.信号线长度优化合理设计和布局S D卡的信号线,尽量缩短信号线的长度,以减少电磁干扰的影响。
可以采取线路优化、增加信号线屏蔽等措施,提高数据传输的稳定性和可靠性。
4.滤波措施在S D卡的电路中添加滤波电容等器件,以滤除高频噪声,降低电磁干扰。
选择合适的滤波器件和参数,确保滤波效果的同时,不影响正常信号的传输。
5.电磁屏蔽通过增加金属屏蔽罩、使用金属屏蔽材料等方法,对S D卡的时钟高速信号线进行电磁屏蔽,以降低外界电磁干扰的影响。
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2 时钟线的处理
2.1)建议先走时钟线。
2.2)频率大于等于66M的时钟线,每条过孔数不要超过2个,平均不得超过1.5个。
2.3)频率小于66M的时钟线,每条过孔数不要超过3个,平均不得超过2.5个2.4)长度超过12inch的时钟线,如果频率大于20M,过孔数不得超过2个。
2.5)如果时钟线有过孔,在过孔的相邻位置,在第二层(地层)和第三层(电源层)之间加一个旁路电容、如图2.5-1所示,以确保时钟线换层后,参考层(相邻层)的高频电流的回路连续。
旁路电容所在的电源层必须是过孔穿过的电源层,并尽可能地靠近过孔,旁路电容与过孔的间距最大不超过300MIL。
图2.5-1过孔处的旁路电容
2.6)所有时钟线原则上不可以穿岛。
下面列举了穿岛的四种情形。
2.6.1) 跨岛出现在电源岛与电源岛之间。
此时时钟线在第四层的背面走线,第三层(电源层)有两个电源岛,且第四层的走线必须跨过这两个岛,如图2.6-1
所示。
2.6.2) 跨岛出现在电源岛与地岛之间。
此时时钟线在第四层的背面走线,第三层(电源层)的一个电源岛中间有一块地岛,且第四层的走线必须跨过这两个岛。
如图2.6-2所示。
2.6.3) 跨岛出现在地岛与地层之间。
此时时钟线在第一层走线,第二层(地层)的中间有一块地岛,且第一层的走线必须跨过地岛,相当于地线被中断。
如图2. 6-3所示。
2.6.4) 时钟线下面没有铺铜。
若条件限制实在做不到不穿岛,保证频率大于等于66M的时钟线不穿岛,频率小于66M的时钟线若穿岛,必须加一个去耦电容形成镜像通路。
以图6.1为例,在两个电源岛之间并靠近跨岛的时钟线,放置一个0.1UF的电容。
2.7)当面临两个过孔和一次穿岛的取舍时,选一次穿岛。
2.8)时钟线要远离I/O一侧板边500MIL以上,并且不要和I/O线并行走,若实在做不到,时钟线与I/O口线间距要大于50MIL。
2.9)时钟线走在第四层时,时钟线的参考层(电源平面)应尽量为时钟供电的那个电源面上,以其他电源面为参考的时钟越少越好,另外,频率大于等于66M
的时钟线参考电源面必须为3.3V电源平面。
2.10)时钟线打线时线间距要大于25MIL。
2.11)时钟线打线时进去的线和出去的线应该尽量远。
尽量避免类似图A和图C 所示的打线方式,采用类似图B和图D的打线方式,若时钟线需换层,避免采用图E的打线方式,采用图F的打线方式。
2.12)时钟线连接BGA等器件时,若时钟线换层,尽量避免采用图G的走线形式,过孔不要在BGA下面走,最好采用图H的走线形式。
2.13) 注意各个时钟信号,不要忽略任何一个时钟,包括AUDIO CODEC的AC_BI TCLK,尤其注意的是FS3-FS0,虽然说从名称上看不是时钟,但实际上跑的是时钟,要加以注意。
2.14) Clock Chip上拉下拉电阻尽量靠近Clock Chip。
36、对于全数字信号的PCB,板上有一个80MHz 的钟源。
除了采用丝网(接地)外,为了保证有足够的驱动能力,还应该采用什么样的电路进行保护?
确保时钟的驱动能力,不应该通过保护实现,一般采用时钟驱动芯片。
一般担心时钟驱动能力,是因为多个时钟负载造成。
采用时钟驱动芯片,将一个时钟信号变成几个,采用点到点的连接。
选择驱动芯片,除了保证与负载基本匹配,信号沿满足要求(一般时钟为沿有效信号),在计算系统时序时,要算上时钟在驱动芯片内时延。
1.在实际设计中建议使用实体地和电源层,避免电源和地被分割,这种分割可能导致复杂的电流环路。
电
流环路越大辐射也越大,所以必须避免任何信号尤其是时钟信号在分割地上布线。
2.将时钟驱动器布局在电路板中心位置而不是电路板外围。
将时钟驱动器放置在电路板外围会增加磁偶极矩(magnetic dipole moment)。
3.为了进一步降低顶层时钟信号线的EMI,最好是在时钟线两侧并行布上地线。
当然,更好将时钟信号布在地层与电源层之间的内部信号层上。
4.时钟信号使用4mil到8mil的布线宽度,由于窄的信号线更容易增加高频信号衰减,并降低信号线之间的电容性耦合。
5.由于直角布线会增加布线电容并增加阻抗的不连续性,从而导致信号劣化,所以应该尽量避免直角布线和T型布线。
6.尽量满足阻抗匹配。
绝大多数情况下,阻抗不匹配会引起反射,而且信号完整性也主要取决于阻抗
匹配。
7.时钟信号布线不能并行走得太长,否则会产生串扰从而导致EMI增大。
(13) 时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件
时钟电路之EMC设计
时钟电路在数字电路中占有重要地位,同时时钟电路也是产生电磁辐射的主要来源。
一个具有2ns上升沿的时钟信号辐射能量的带宽可达160MHz,其可能辐射带宽可达十倍频,即1.6GHz。
因此,设计好时钟电路是保证达到整机辐射指标的关键。
时钟电路设计主要的问题有如下几个方面。
(1)阻抗控制:计算各种由印制板线条构成的微带线和微带波导的波阻抗、相移常数、衰减常数等等。
许多设计手册都可以查到一些典型结构的波阻抗和衰减常数。
特殊结构的微带线和微带波导的参数需要用计算电磁学的方法求解。
(2)传输延迟和阻抗匹配:由印制线条的相移常数计算时钟脉冲受到的延迟,当延迟达到一定数值时,就要进行阻抗匹配以免发生终端反射使时钟信号抖动或发生过冲。
阻抗匹配方法有串联电阻、并联电阻、戴维南网络、RC 网络、二极管阵等。
(3)印制线条上接入较多容性负载的影响:接在印制线条上的容性负载对线条的波阻抗有较大的影响。
特别是对总线结构的电路容性负载的影响往往是要考虑的关键因素。
表达传输线可以采用三种方式:
a、用传输波阻抗(Z0)和传输时延(td)两个参数描述传输线。
b、用传输波阻抗和(与波长有关的)规一化长度描述传输线。
c、用单位长度的电感、电容和印制线的物理长度来描述传输线。
在印制板设计中经常采用第一种方式描述由印制线条构成的传输线。
此时,传输时延的大小决定了印制线条是否需要采取阻抗控制的措施;当线条上有很多电容性负载时,线条的传输时延将会增大,与原来的传输时延有如下的关系,为不考虑容性负载时的线条传输时延,C0 为不考虑容性负载时的线条分布电容,lm为无匹配的最大印制线条长度。
还有许多其它时钟电路设计问题,如时钟区与其它功能区的隔离,同层板中时钟线条屏蔽等问题。
时钟电路电磁兼容设计技巧
(A)首先要进行恰当的布线,布线层应安排与整块金属平面相邻。
这样的安排是为了产生通量对消作用。
(B)其次,时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源一定要单独安排、远离敏感电路。
(C)选择恰当的器件是设计成功的重要因素,特别在选择逻辑器件时,尽量选上升时间比五纳秒长的器件,决不要选比电路要求时序快的逻辑器件。
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(D)层间跳线应当最小
图3和图4的情况分别说明两种情况,图3表示的是好的和比较好的时钟布线的层间跳线安排。
图4的情形是不允许的情形。
图3:比较好的时钟布线的层间跳线安排
图4:不允许的时钟布线的层问跳线安排
(E)时钟布线的转接安排
时钟布线经连接器输出时,连接器上的插针要在时钟线插针周围布满接地插针,如图5所示。
图5:时钟线插针在连接器上的安排
(F)时钟输出布线时不要采用向多个部件直接串行地连接〔称为菊花式连接〕;而应该经缓存器分别向其它多个部件直接提供时钟信号。
逻辑电路的使用
对在线路设计中所使用的逻辑集成电路的建议是:
•凡是能不用高速逻辑电路的地方就不要用高速逻辑电路。
G0•注意在IC近端的电源和地之间加旁路去耦电容(一般为104)。
s0•注意长线传输过程中的波形畸变。
•用R-S触发器作设备控制按钮与设备电子线路之间配合的缓冲。
隔离敏感信号
有些敏感信号(如高频时钟) 对噪声干扰特别敏感,对它们要采取高等级隔离措施。
高频时钟(20MHZ以上的时钟,或翻转时间小于5ns的时钟)必须有地线护送,时钟线宽至少10mil,护送地线线宽至少20mil,高频信号线的保护地线两端必须由过孔与地层良好接触,而且每5cm 打过孔与地层连接;时钟发送侧必须串接一个22Ω~220Ω的阻尼电阻。
可避免由这些线带来的信号噪声所产生的干扰。
规则六:高速PCB设计中的拓扑结构规则
在高速PCB设计中有两个最为重要的内容,就是线路板特性阻抗的控制和多负载情况下的拓扑结构的设计。
在高速的情况下,可以说拓扑结构的是否合理直接决定,产品的成功还是失败。
规则七:走线长度的谐振规则
规则九:器件的退耦电容摆放规则。