计算机高速数字电路设计技术研究

计算机高速数字电路设计技术研究

近些年来，我国高速数字电路设计技术方面的研究已经取得一定的成果，其在电子设计领域中范围持续扩大，科学处理高速信号逐渐成为电路设计中的关键。在高速数字电路的设计中，其导体往往具有传输线功能，能够分布各项数据，设计人员必须要对传输线进行充分考虑，随后才能进行互联关系的有关分析。然而，高速数字电路在现实应用中仍然存在一些弊端，本文研究和分析了有关高速数字电路设计的技术。

标签：高速数字电路；设计技术；计算机

现阶段，微电子技术发展速度较快，高速电子电路器件的应用技术也逐渐趋于成熟，高速数字电路设计的应用也越来越广泛。目前，高速数字电路设计正实现不断发展，但是一些理论还不成熟。目前我国高速数字电路设计取得了一定的发展，然而大多注重于理论，而缺少实践经验。因此，研究高速电路设计的各个方面，借此促进有关技术人员对高速电路设计的了解，从而有效推动实践工程的实施，对我国高速数字电路设计技术的发展具有积极的影响。

1 高速数字电路的概念

高速数字电路是一种具有模拟特性作用的电路，主要由电路中高速变化的信号产生的电容、电感等所形成，集中参数系统以及分布参数系统是高速数字电路中最主要的两个部分。其中，集中参数系统简化了低速数字电路设计，使其保持理想状态，因此在高速数字电路技术中，集中参数系统并不适用，但是其却适用于低速数字电路设计。一般来说，信号特性的改变主要由两大因素造成，包括信号时间、信号的位置，因此元器件间的线路长度会对信号的特性产生直接影响，并且，线路中信号的传输并不具备实时性。

2 高速数字电路设计技术发展目前存在的问题

信号质量在高速数字电路设计中的作用十分重要，如果信号的质量无法得到保证，将会造成信号失真的情况，对生成正确地址、数据和控制信号产生不利影响，从而阻碍了系统的正常运转。对信号质量产生影响的因素主要有：

第一，系统中信号传输线位置上具有不相匹配的阻抗，反射噪声的产生较为常见，将对信号的质量产生不利影响；

第二，印刷板位置的电路密集度与信号线间的距离是呈反比例的关系，信号线间距离的减小使其电磁耦合变大，产生较大的影响，使信号间的串扰更加严重；

第三，芯片电路在运行时，附加在电源上的电阻及电感会影响其工作，造成大感应电流的产生，使电源线及地线上电压无法保持稳定，进而产生严重的波动现象。

总而言之，克服影响信号质量的有关因素，使高速数字电路信号质量得到提高，从而进行科学的电路设计已经成为目前高速数字电路设计中的重要研究对象。

3 高速数字电路设计技术发展的相关措施

3.1 对高速数字电路信号质量的研究

高速数字电路信号质量的设计包括反射研究以及干扰研究两大方面，即研究各种信号在电路信号网中所产生的干扰，以及研究各种电路信号网传输信号的干扰，受电路中不同匹配的阻抗因素等影响，在低速数字电路设计中不需考虑反射这一因素。数字电路网在理想状态下，其不同阻抗之间能够相互匹配，并表现出较为明显的连续性，因此线路的电压和电流中无发射现象的产生。数字电路的设计过程中，不匹配的阻抗会影响电路传播的波形，从而形成干扰，破坏信号完整性。在高速数字电路的设计中，使电路和临界阻抗相匹配存在较大的困难，所以使系统稳定在过阻的状态，该方法具有较高的可行性。

高速数字电路设计中，感性串扰是应最先考虑的问题。按照有关理论可知，电路中的电流是循环流动的，并且其已经成为一种状态，然而其被大部分数字电路设计人员忽略。信号的路线构成电流环路，电流环路能够影响电路中的电感，其中的电流同样也受电磁场的影响而发生相应的变化。设计者应使电路中的电流环路尽可能减少，从而使感性串扰得到明显控制，设计高速数字电路，一般能够采用两种策略来实行，也就是增加线路距离或者减小电流环路面积，从而保证高速数字电路信号的完整性，提高电路信号的质量。

3.2 对高速数字电路电源进行设计

在高速数字电路的设计中，低电压元器件是其中必不可少的因素，其一定程度上影响到电源的稳定性。电源的稳定性，其是指电源的波形质量。高速数字电路设计中，线路器件在某种情况下将产生感应电流，并且电流量较大，此外数字电路也将产生较大的信号回路阻抗，主要由电感强度过大导致。以上因素均会对电源的稳定性产生影响。

电压系统零阻抗是高速数字电路设计的理想状态，因为信号回路的阻抗损耗可以忽略不计，电源系统各位置的电位也不容易发生变化。但是，理想状态在现实中并不存在，电源分配系统一定会产生噪声干扰，从而影响电路的正常运行。设计人员应充分考虑电源的电阻、电感等可能带来的影响进行高速数字电路设计，使电阻和电感保持较低的状态。就目前而言，铜质材料在电路系统中的使用较为普遍，其远不符合高速数字电路设计的需要，所以高速数字电路的设计还应考虑其他可能产生影响的因素，其中，在电路中使用去耦电容就是一个切实可行的办法。

4 结语

总而言之，高速数字电路设计技术在科学技术发展迅速的今天已经越来越成熟，其在电路设计中扮演着不可或缺的角色。高速数字电路设计的发展，对许多行业的发展具有积极的促进作用。然而，目前高速数字电路设计暂且存在一定的局限性，需要开展相关研究加以解决。本文阐述了目前高速数字电路设计存在的问题，并且提出一些具有针对性的改进策略。今后高速数字电路设计技术的发展必将给社会带来更多的效益，包括经济等方面的效益。

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