高速数字电路设计
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。
高速数字电路设计
高速数字电路设计高速数字电路设计是现代电子工程领域的重要分支，它涉及到数字系统的设计和实现。
高速数字电路使用数字信号进行信息传输和处理，并且具有快速响应速度、高精度和低功耗的特点。
在数字通信、计算机网络、信息处理以及人工智能等领域中，高速数字电路都扮演着重要的角色。
在高速数字电路设计中，首先需要对数字电路的需求进行系统分析和规划。
这一步骤通常包括对数字信号处理要求的理解，对传输带宽和速度的确定，以及对系统的可靠性和稳定性的考虑。
根据这些要求，设计师可以选择合适的数字电路结构和器件。
接下来，设计师需要进行电路的逻辑设计。
这一步骤包括选择适当的逻辑门和触发器，以及确定电路的连接方式。
设计师需要保证电路的逻辑正确性和稳定性，并且尽可能地减少延迟和功耗。
在这个阶段，数字电路的性能和功能都被决定了。
在逻辑设计之后，接下来是电路的物理设计。
这一步骤包括布局和布线两个方面。
设计师需要将电路组件放置在适当的位置，以最大限度地减少相互干扰和延迟。
然后，设计师需要进行布线，将电路连接起来，并且尽可能地减少信号传输路径的长度和功耗。
最后，设计师需要对设计的电路进行仿真和验证。
这一步骤通常使用专业的电路仿真工具来进行，以模拟电路的性能和功能。
设计师可以通过仿真来验证电路的可靠性和稳定性，并对电路进行优化。
在高速数字电路设计中，设计师还需要注意一些常见的问题。
例如，时钟信号的同步和分配、噪声和干扰的抑制、功耗和散热控制等。
这些问题都会对电路的性能和可靠性产生影响，设计师需要采取相应的措施来解决这些问题。
总结起来，高速数字电路设计是一个综合性的任务，需要设计师具备深厚的电子学知识和技术。
通过合理的系统分析、逻辑设计、物理设计和仿真验证，设计师可以设计出满足系统要求的高速数字电路。
这些电路在现代技术领域中具有广泛的应用，对推动数字化进程和提升信息处理能力起到重要作用。
高速数字电路设计是现代电子工程领域的重要分支，它涉及到数字系统的设计和实现。
高速数字电路PCB设计中的阻抗控制
环测威官网：/阻抗控制技术在高速数字电路设计中非常重要，其中必须采用有效的方法来确保高速PCB 的优异性能。
PCB上高速电路传输线的阻抗计算及阻抗控制•传输线上的等效模型图1显示了传输线对PCB的等效影响，这是一种包括串联和多电容，电阻和电感（RLGC 模型）的结构。
串联电阻的典型值在0.25至0.55欧姆/英尺的范围内，并且多个电阻器的电阻值通常保持相当高。
随着PCB传输线中增加的寄生电阻，电容和电感，传输线上的总阻抗被称为特征阻抗（Z 0）。
在线直径大，线接近电源/接地或介电常数高的条件下，特征阻抗值相对较小。
图3示出了具有长度dz的传输线的等效模型，基于该模型，传输线的特征阻抗可以推导为公式：。
在这个公式中，L“传感线”是指传输线上每个单位长度的电感，而C是指传输线上每个单位长度的电容。
环测威官网：/在上面的公式中，Z 0表示阻抗（欧姆），W表示线的宽度（英寸），T表示线的粗细（英寸），H表示到地面的距离（英寸），是指衬底的相对介电常数，t PD是指延迟时间（ps / inch）。
•传输线的阻抗控制布局规则基于上述分析，阻抗和信号的单位延迟与信号频率无关，但与电路板结构，电路板材料的相对介电常数和布线的物理属性有关。
这一结论对于理解高速PCB和高速PCB设计非常重要。
而且，外层信号传输线的传输速度比内层传输速度快得多，因此关键线布局的排列必须考虑这些因素。
阻抗控制是实现信号传输的重要前提。
但是，根据传输线的电路板结构和阻抗计算公式，阻抗仅取决于PCB材料和PCB层结构，同一线路的线宽和布线特性不变。
因此，线路的阻抗在PCB的不同层上不会改变，这在高速电路设计中是不允许的。
本文设计了一种高密度高速PCB，板上大多数信号都有阻抗要求。
例如，CPCI信号线的阻抗应为650欧姆，差分信号为100欧姆，其他信号均为50欧姆。
根据PCB布线空间，必须使用至少十层布线，并确定16层PCB设计方案。
由于电路板的整体厚度不能超过2mm，因此在堆叠方面存在一些困难，需要考虑以下问题：1）。
超高速数字电路设计与优化
超高速数字电路设计与优化随着计算机技术不断发展，数字电路已经成为现代电子系统中的核心组成部分，在各种数字处理和通信系统中得到广泛应用。
超高速数字电路是指工作速度在千兆赫到数千兆赫级别的数字电路。
在这样的高速电路中，时序设计和电路优化变得尤其重要，因为它们对电路性能的影响会更加显著。
本文将探讨超高速数字电路的设计和优化。
a. 时序设计时序设计是超高速数字电路设计的重要组成部分。
与普通数字电路的时钟周期相比，超高速数字电路要求时钟信号的频率更高，时钟周期更短，以保证数字信号的处理速度。
在时序设计中，需要考虑以下因素：1) 时钟分频及同步电路设计分频电路是超高速数字电路的常用设计技术。
分频电路可以将高频时钟信号转换为低频时钟信号，用于控制电路的不同模块和时间序列。
在实现电路分频的同时，还需要考虑同步设计，确保各个部分的时序一致性。
2) 时序约束时序约束是指电路处理数字数据时，输入和输出信号之间的时间差。
超高速数字电路对时序约束的要求更严格，需要考虑各电路模块之间的传输时间、时钟延迟等因素。
合理的时序约束可以提高电路运行速度和可靠性。
b. 电路优化在超高速数字电路设计中，电路优化是提高电路性能的重要途径。
电路优化可以使电路结构更紧凑，减小时延和功耗，提升电路的响应速度和稳定性。
电路优化主要涉及以下方面：1) 电路结构的优化优化电路结构可以使电路模块更紧凑，减小时延和功耗。
常用的优化方法包括并行结构设计和级联结构设计。
并行结构设计可以将电路多个组成部分并联，实现快速运算；级联结构设计可以增强电路稳定性和运行速度。
2）布局优化和地线设计布局优化和地线设计是减小电路时延和抑制噪声的重要手段。
优化布局可以将电路模块更加紧密地分布在电路板上，减小信号传输时间；合理的地线设计可以减小传输线的阻抗和噪声，提高电路信噪比。
3）功耗优化功耗优化是提高电路能效的手段。
在超高速数字电路设计中，功耗的大小会影响电路温度和电路的稳定性。
华为黑魔书 -《高速数字电路设计教材》
高速数字电路设计教材yyyy-mm-dd日期：批准:yyyy-mm-dd 日期：审核:yyyy-mm-dd 日期：审核:yyyy-mm-dd 日期：拟制:华为技术有限公司版权所有 侵权必究目 录331.10.3电容耦合和电感耦合的比值 (32)1.10.2翻转磁耦合环 (29)1.10.1共模电感和串扰的关系 (27)1.10共模电感 (26)1.9.2终端电阻之间的共模电容 (25)1.9.1共模电容和串扰的关系 (24)1.9共模电容 (24)1.8.2图1.15的应用 (22)1.8.1在响应曲线下测试覆盖面积 (22)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 (11)1.5四种类型的电抗 (10)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 (4)1.1 频率和时间 (4)第 1 章 基本原理 (2)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。
高速数字电路设计中的信号完整性分析
高速数字电路设计中的信号完整性分析在高速数字电路设计中，信号完整性分析是非常重要的一环。
信号完整性分析旨在确保信号在电路中能够准确、稳定地传输，从而避免信号失真或干扰，保证电路的性能和可靠性。
首先，我们需要了解信号完整性分析的基本概念。
信号完整性是指在一个电路中，信号从发送端到接收端能够保持原有的形态和正确的数值。
在高速数字电路设计中，信号往往受到许多因素的影响，如传输线特性、阻抗、反射、串扰等，这些因素都有可能导致信号失真。
因此，对信号完整性的分析和优化至关重要。
在进行信号完整性分析时，我们需要首先考虑传输线的特性。
传输线的特性包括传输速度、阻抗匹配、传输延迟等，这些特性直接影响信号传输的稳定性和速度。
通过对传输线的建模和仿真分析，可以帮助我们了解传输线对信号的影响，从而优化电路设计。
另外，阻抗匹配也是信号完整性分析中的重要内容。
当信号源和负载的阻抗不匹配时，会导致信号的反射和衰减，从而降低信号的质量和稳定性。
因此，在设计电路时，需要确保信号源和负载的阻抗能够有效匹配，以减少信号的失真和干扰。
此外，信号完整性分析还需要考虑信号的传输延迟和时序关系。
在高速数字电路中，信号传输的延迟会对数据的同步和稳定性产生影响。
通过时序分析和延迟优化，可以更好地控制信号的传输速度和有效减少时序误差。
最后，在进行信号完整性分析时，还需要考虑信号的功耗和信噪比。
功耗会影响电路的工作效率和稳定性，信噪比则会影响信号和噪声的比值，从而影响信号的准确性和清晰度。
因此，在设计电路时，需要综合考虑功耗和信噪比等因素，以实现信号的高质量传输。
总的来说，信号完整性分析是保证高速数字电路性能和可靠性的重要步骤。
通过对传输线特性、阻抗匹配、传输延迟、功耗和信噪比等方面的分析和优化，可以更好地保证信号在电路中的准确传输，避免信号失真和干扰，从而提高电路的性能和可靠性。
希望以上内容对您有所帮助。
高速数字电路设计：串扰
高速数字电路设计：串扰着电子技术的不断发展，在高速电路中信号的频率的变高、边沿变陡、电路板的尺寸变小、布线的密度变大，这些因素使得在高速数字电路的设计中，信号完整性问题越来越突出，其已经成为高速电路设计工程师不可避免的问题。
串扰是指有害信号从一个网络转移到另一个网络，它是信号完整性问题中一个重要问题，在数字设计中普遍存在，有可能出现在芯片、PCB板、连接器、芯片封装和连接器电缆等器件上。
如果串扰超过一定的限度就会引起电路的误触发，导致系统无法正常工作。
因此了解串扰问题产生的机理并掌握解决串扰的设计方法，对于工程师来说是相当重要的。
串扰问题产生的机理串扰是信号在传输线上传播时，由于电磁耦合而在相邻的传输线上产生不期望的电压或电流噪声干扰，信号线的边缘场效应是导致串扰产生的根本原因。
为了便于分析，下面介绍几个有关的概念。
如图1所示，假设位于A点的驱动器是干扰源，而位于D点的接受器为被干扰对象，那么驱动器A所在的传输线被称之为干扰源网络或侵害网络(Agreessor)，相应的接收器D所在的传输线网络被称之为静态网络或受害网络。
静态网络靠近干扰源一端的串扰称为近端串扰(也称后向串扰)，而远离干扰源一端的串扰称为远端串扰(或称前向串扰)。
由于产生的原因不同将串扰可分为容性耦合串扰和感性耦合串扰两类。
图1：两条传输线的耦合1容性耦合机制当干扰线上有信号传输时，由于信号边沿电压的变化，在信号边沿附近的区域，干扰线上的分布电容会感应出时变的电场，而受害线处于这个电场里面，所以变化的电场会在受害线上产生感应电流。
可以把信号的边沿看成是沿干扰线移动的电流源，在它移动的过程中，通过电容耦合不断地在受害线上产生电流噪声。
由于在受害线上每个方向的阻抗都是相同的，所以50％的容性耦合电流流向近端而另50 9／6则传向远端。
此外，容性耦合电流的流向都是从信号路径到返回路径的，所以向近端和远端传播的耦合电流都是正向的。
对于近端容性耦合串扰，随着驱动器输出信号出现上升沿脉冲，流向近端的电流将从零开始迅速增加，当边沿输入了一个饱和长度以后，近端电流将达到一个固定值。
高速数字电路设计(PDF+51)
高速数字电路设计中信号完整性分析与思考
高速数字电路设计中信号完整性分析与思考作者：魏红艳来源：《西部论丛》2017年第01期摘要：提高信号的完整性，是提高高速数字电路设计水平及性能的主要途径。
本文简要分析了与高速数字电路信号完整性有关的因素，强调了控制各因素的重要性。
基于此，主要从反射、串扰、噪声三方面出发，详细探讨了各因素的控制方法。
并通过建立仿真模型、观察仿真效果的方式，证实了本课题所提出的设计方案的有效性。
关键词：高速数字；电路设计；信号完整性1高速数字电路的概念分析高速数字电路指的是信号在高速变化和电路模拟特性的情况下发生变化的电路，其模拟特征主要包括电容、电感等。
高速数字电路主要包括总参数系统和分布参数系统两部分，其中总参数系统中的电流与电压都不会受到其它因素影响，因此在信号日常传输的过程中不会出现畸形问题。
现阶段，分布参数系统已经在数字电路设计过程中得到了广泛应用，同时取得了很好的应用效果，该系统的主要优势是：设计与其实际运行情况接近，并充分考虑了信号传输过程的影响因素。
2信号的完整性简单来说，信号的完整性实质上指的就是信号在电路中传输的质量，信号的传输路径可以是金属线、光学器件，或者其他媒介物质等。
当信号完整性良好时，信号在需要的时候具备其需要达到的电压电平均值。
但在实际中，信号往往会受到各种因素影响，从而造成信号完整性变差。
其中最为常见的信号完整性问题便是信号反射噪音问题。
3数据的高速采集与处理技术要点分析如图1所述的数据采样与处理过程示意图，要想实现数据的高速采集与处理，就必须使检测装置、信号线、数据处理单元都能够满足相应速度的工作条件。
以常用的电流或电压传感器为例，其响应时间就代表着它能够多快的响应外部激励，也就决定着其多能实现的最高采样速度。
所以要想获得有效的高速数据首先要从检测装置选型做起。
图1数据采样与处理过程示意图信号线对信号质量有着重要的影响，尤其在高频以及恶劣的电磁环境下。
所以要选满足对应频率、屏蔽条件、阻抗特性的信号线，以保证信号质量，确保数据的正确性。
高速数字电路设计中的时序分析方法
高速数字电路设计中的时序分析方法在高速数字电路设计中，时序分析方法是非常重要的一项工作。
时序分析主要是指在设计数字电路时，需要对电路中各个信号的传输时间进行准确的分析，以确保电路的正常工作和稳定性。
时序分析通常包括两个方面：时序约束的设置和时序分析工具的使用。
首先，时序约束的设置是时序分析的第一步。
时序约束是指在设计数字电路时，对各个输入信号和输出信号的传输时间做出的要求。
时序约束需要考虑到电路中各个逻辑门的延迟时间、传输线的延迟时间以及时钟信号的时间间隔等因素。
通过合理设定时序约束，可以有效地防止信号冲突和时序问题，确保电路的正常运行。
其次，时序分析工具的使用是时序分析的关键。
时序分析工具通常是指一些专门用于分析数字电路时序的软件，如时序仿真工具、时序分析器等。
通过这些工具，设计师可以快速准确地分析电路中各个信号的传输时间，检测潜在的时序问题并进行优化。
时序分析工具还可以帮助设计师通过仿真等方式验证电路的正确性，提高设计的可靠性和稳定性。
在使用时序分析工具时，设计师需要注意一些关键点。
首先，需要准确地进行信号传输路径的分析，确定信号从输入到输出的传输时间。
其次，需要合理设置时钟信号的频率和相位，以确保电路在正确的时钟信号下正常工作。
另外，还需要分析时序违反等问题，及时发现和修复潜在的时序问题。
总的来说，时序分析方法在高速数字电路设计中起着至关重要的作用。
通过合理设置时序约束和有效使用时序分析工具，设计师可以确保电路在高速工作时不会出现时序问题，提高设计的可靠性和稳定性。
因此，设计师需要不断学习和掌握时序分析方法，以应对日益复杂的数字电路设计挑战。
高速电路设计
• 直连导线尽可能靠近地平面分布，效果 要比捆扎在一起好得多
9/12/2022
普通直连导线的缺点
19
传输线
• 传输线由任意两条有一定长度的导线组成，为区分这两条导线，把一条称为信号路 径，另一条称为返回路径
• 传输线有许多异乎寻常的特性，这里这研究那些与高速数字信号在铜介质上分布规 律有关的基本现象
• 如图所示，一个跃变电压沿一条10in长的直导线传输时的电位，1ns的上升 沿从走线左端注入，随着该脉冲沿走线向前传播，线上各点的电位是不同 的。这个系统对输入脉冲的响应是沿走线分布的，所以称之为分布式系统
• 如果及寸足够小，并且所有点同时响应为一个统一电位，则称之为集总系 统
• 尺寸小于信号传输有效长度的1/6，那么我们就把他看做是一个集总电路
9/12/2022
9
分布电路和集总电路上电位在 不同时间的瞬时波形图
9/12/2022
10
高速电路中的4种类型的电抗
• 普通电容—两个具有不同电位的导体之间都会产生电容。
• 普通电感—只要存在电流，就会产生电感
• 寄生电容—只要存在两个电路就会有电容。一个电路的电压产生 电场，该电场会影响第二个电路。这种互相影响会随距离的增加 而迅速减小
• 通常，我们使地线作为信号的返回路径
• 但是在传输线的情况下，返回电流是紧靠信号电流的，即使信号路径是弯曲时也是 一样的，因为在高频时，信号路径和返回路径的电感要最小化，这意味着只要导体 情况允许，返回路径会尽可能靠信信号路径分布 在低速电路中，电流沿着最小电阻路径前进 在高速电路中，电流沿着最小电感路径前进
数字电路的高速设计技术
数字电路的高速设计技术摘要：设计一个高速系统，要对高速问题进行认真的研究和对各个细小的部分小心的设计。
本文从：电源分布系统、传输线的问题、串扰的问题、电磁干扰的问题等入手，说明高速电路设计的高速设计。
关键词：高速系统电源分布传输线现如今，电路设计人员遇到的最大的问题可能就是电路的反应速度的问题了。
随着cpu芯片集成电路技术的高速发展，在嵌入式系统设计中普遍使用66-200MHZ的处理器，更高的频率的处理器也在使用当中。
一方面IC制造商需要提供高速器件，但是元器件反应时间不一定是电路高速问题的根本所在。
本文从：电源分布系统、传输线的问题、串扰的问题、电磁干扰的问题等入手，说明高速电路设计的高速设计。
1、电源系统分布方面的问题电源分布系统是由电源、电压调整模块、大滤波电容、高频去耦电容和电源分布网络组合而成。
这些电源分布系统的各部分相互作用给电路板上的器件提供电源。
高速电路板设计要考虑的一个主要的问题就是电源分布网络。
同时，电源分布网络的另一个重要的作用就是要给信号电流提供一个返回路径，因为这在低频电路设计中没有多大的影响，许多设计甚至自然返回路径都被忽略了。
1.1专门设置电源层来减小各种阻抗对分布网络的影响实际中的电源系统是有阻抗的，电源系统的阻抗是由电阻、电容和电感共同组成的。
电源总线与信号线共享同一个层面，电源总线把电压传给每个器件，留下一定的空间给信号走线，这样，电源总线就会变得长而狭窄，走线的横截面积相对而言变小，线上就会带一个小的电阻值。
电阻虽然很小，但影响很大。
所以，专门设置电源层的情况就好得多。
1.2电容器滤波减小噪声对系统的影响电源层的阻抗特性虽好，也不能消除线噪声的影响。
系统产生的大量的噪声会影响系统的稳定，无论怎样，电源系统必须增加额外的滤波电路。
一般而言，这是由旁路电容来完成。
即在电源输入端加入10uF或更大的电容，在每个器件的电容和地之间加入0.1uF或O.O1uF的电容。
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。
高速电路设计3_电路板级设计PDF课件--北京理工大学DSP课件一次性下载(高梅国教授)
高速数字电路设计与实现•高速数字电路简介•信号完整性•电路的调试与测试•电路板级设计1、电路板级设计流程•创造一个电路板或系统级的电子产品设计的主要步骤有：–概念（concept）：定义技术需求、描述系统行为和决定设计的整体结构–原理图设计（schematic capture）：通过描述产品功能来获得设计原理图–板图设计（layout）阶段包含确定电路板上器件的最优布局和布线，还需要考虑用于多个电路板之间连接的电缆或者连接器的数量–制造（manufacture）和发布2、设计流程中的仿真验证•电路板传统的设计方式是设计然后建立一个物理（硬件）原型，把它放在测试工作台上进行调试直至可以工作•现在对系统工程师和布局布线工程师来说有许多可用的计算机辅助（computer-aided）仿真验证和分析工具。
2、设计流程中的仿真验证2、设计流程中的仿真验证•*模拟信号仿真，*混合信号仿真•*可制造性设计(DFM)•*射频(RF)•*设计规则检查(DRC)•*数字信号仿真•*信号完整性(SI)•*电气规则检查(ERC)•*焊接/热剖析(profile)•*电磁兼容性(EMC)*电磁干扰(EMI)•*热•*时序•*机械特性（振动、冲击、受压），*可靠性2、设计流程中的仿真验证•仿真模型包括–数字器件的VHDL，Verilog，C模型；–器件驱动和负载的IBIS模型；电源开关–放大器，稳压器，二极管和三极管，混合信号模／数转化器和比较器的SPICE模型–VHDL-AMS（混合信号，IEEE1076.1）–Verilog-A（模拟）和Verilog AMS（混合信号）3、通用信号处理机设计•指导思想–标准化–模块化–可重构–可配置–可编程–易开发3.1 系统设计的目标•基于标准总线的通用信息处理机•多处理器并行系统•“异构处理器的通用结构”•高速数据传输能力•标准化、模块化、可扩展•具有二次开发能力软硬件系统3.2 系统总线设计•以C-PCI标准总线技术为基础，配以高速数据传输总线、精确定时总线、以太网的4套总线相结合的并行处理机方案。
高速数字电路设计教材-华为-黑魔手册翻译版-5
高速数字电路设计教材yyyy-mm-dd日期：批准:yyyy-mm-dd 日期：审核:yyyy-mm-dd 日期：审核:yyyy-mm-dd 日期：拟制:华为技术有限公司版权所有 侵权必究目 录265.8.6 高速板的额外的忠告(Extra Hints for High-speed Boards) (25)5.8.5 规范的层堆积(Classic Layer Stacks) (25)5.8.4 路径密度对比层数(Routing Density Versus Number of Routing Layers) (24)5.8.3 选择线径尺寸(Selecting Trace Dimentions) (23)5.8.2 底板(Chassis Layer) (22)5.8.1 电源和地设计(Power and Ground Planning) (22)5.8 印制板层数是怎样堆积的(How to Stack Printed Circuit Board Layers) (22)5.7.6 使用一系列端点来降低串扰(Using Series Terminations to Reduce Crosstalk) (21)5.7.5在两根线的串扰特性(Characterizing Crosstalk Between Two Lines) (19)5.7.4 近端串扰怎样变成远端问题(How Near-end Crosstalk Becomes a Far-endProblem) (19)5.7.3 相互感抗和相互容感的结合(Combining Mutual Inductive and Mutual CappacitiveCoupling) (18)5.7.2 容感耦合方式(Capacitive Coupling Mechanism) (15)5.7.1 感应耦合机制(Inductive Coupling Mechanism) (15)5.7 近端和远端串扰(Near-end and Far-end Crosstalk) (13)5.6 保护路径(Groud Traces) (11)5.5 电源和地指（FINGERS ）的串扰(Crosstalk with Power and Ground Fingers) (10)5.4 交叉开口地平面的串扰(Crosstalk in Cross-hatched Ground Places) (7)5.3 窄条地平面的串扰(Crosstalk in Slotted Ground Places) (5)5.2 固定地平面的串扰(Crosstalk in Solid Ground Places) (3)5.1 高速电流在最少的感应系数路径流动（High Speed Current Follows the Path forLeast Inductance) (3)第 5 章 地平面和层堆积...........................................................第 5 章 地平面和层堆积摘要：在高速数字系统中，地和电源平面主要有三个重要的作用：1) 对数字交换信号提供稳定的参考电压。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
使用的位置有一定差别。...................................................................................................... 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
高速数字电路设计 及 EMC 设计
1
目录
1. 高速数字电路设计 .......................................................................................................................... 5 1.1 何谓高速数字信号？.................................................................................................................. 5 1.2 微带线、带状线的概念.............................................................................................................. 5 1.2.1 微带线（Microstrip） ...................................................................................................... 5 1.2.2 带状线（Stripline） ......................................................................................................... 6 1.2.3 经验数据........................................................................................................................... 6 1.2.4 同轴线（coaxial cable）.................................................................................................. 6 1.2.5 双绞线（twisted-pair cable） .......................................................................................... 7 1.2.6 等间隔的电容负载的影响............................................................................................... 7 1.3 常见高速电路............................................................................................................................. 8 1.3.1 ECL（Emitter Coupled Logic）电路............................................................................... 8 1.3.2 CML（Current Mode Logic）电路 ................................................................................. 9 1.3.3 GTL（Gunning Transceiver Logic）电路 ..................................................................... 10 1.3.4 BTL（Backplane Transceiver Logic）电路................................................................... 10 1.3.5 TTL（Transistor Transistor Logic）电路 ...................................................................... 11 1.3.6 模数转换电路—线接收器............................................................................................ 12 1.4 常见电路匹配措施................................................................................................................... 12 1.4.1 反射................................................................................................................................. 12 1.4.2 终端匹配.................................................................................... 13 1.4.3 始端匹配......................................................................................................................... 15 1.5 高速电路设计一般原则和调试方法....................................................................................... 16 1.5.1 同步逻辑设计................................................................................................................. 16 1.5.2 了解选用器件的输入、输出结构，选用恰当的匹配电路；在考虑节省功耗，电路 又 能容许的情况下，可适当地引入失配。 .............................................................................. 19 1.5.3 对极高速率（300MHz 以上）的信号，一般建议选用互补逻辑，以降低对电源的要 求。.......................................................................................................................................... 19 1.5.4 了解每一根高速信号电流的流向（电流环） ............................................................. 19 1.5.5 信号的布线、电源和地层的分割，是否符合微带线、带状线的要求？高速信号要 有回路地相配（不是屏蔽地）.............................................................................................. 19 1.5.6 电源滤波......................................................................................................................... 19 1.5.7 对很高速度的信号要估算其走线延迟。 ..................................................................... 19 1.5.8 在满足速度要求的前提下，尽量选用工作速率低的器件。 ..................................... 19 1.5.9 差分线尽量靠近走线..................................................................................................... 19 1.5.10 测试方法：选择有 50Ω输入的高速示波器，一般自制一个探头，测量点应尽量靠 近所观察的位置或者需要该信号的实际位置。一般不建议测输出端的信号波形，与实际