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分类: 嵌入式

2015-05-30 17:16:35

1.电子系统设计所面临的挑战

    仅凭“感受”进行设计可能导致的结果是:

        1.不可预期的系统行为

        2.模拟系统传输路径上产生不可接受的噪声

        3.系统的稳定性可可靠性会因温度的变化产生很大的差别

        4.在同一PCB上链接的元器件上产生虚假的位错误

        5.大量的电源和地噪声

        6.过冲、下冲以及短信号干扰.
2.高速电路的定义
        通常,数字逻辑电路的频率达到或超过50MHz,而且工作在这个频率之上的电路占整个系统的1/3以上,就可以称其高速电路。

3.信号完整性(Signal Integrity)是指电路系统中信号的质量。如果在要求的时间内,信号能不失真地从源端传送到接受端,就称该信号是完整的。

4.传输线(Transmission Line)是指由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线,有时也称为延迟线。信号线传输路径长度大于信号波长的1%,或接收端元器件是边缘敏感的,或者系统没有过冲和下冲容限,这时认为该传输线路径是传输线。

        传输线阻抗不匹配是指当传输线的阻抗变化时,会有一部分的信号能量被反射,如图1-3-3所示,反射的能量与传输线的两个导体之间的阻抗差异成正比,既
                                                    Er  & (Zb-Za)/(Zb+Za)    
        反射信号产生的主要原因是过长的布线、未被匹配的传输线、过量电容或电感以及阻抗适配。


5.在进行单面板的布线设计时,一般首先设计电源和地线的结构,然后进行少量高速信号的布线,尽量靠近地线,最后布剩余的信号线。设计中要尽量遵循以下5个原则,
    1)、重要的布线(如时钟信号)一定要紧靠地线
    2)、布局时根据元器件特性划分区域,如将对噪声敏感的元器件放在一起。
    3)、如果有不同的地(模拟地和数字地),要分开处理,一般采用单点接地。
    4)、电源和地线尽可能靠近,减少各种电流回路的面积。


在低频时,电流将沿电阻最小的路径传输,在高频时,电流将沿电感最小的路径传输。

6 .去耦电容(旁路电容)确保电源和电压信号在元器件的额定范围内工作,所以要使用去耦电容为这些电流的瞬时变化提供一个低阻抗的路径。

7.严格控制关键网线的布线长度
            如果采用CMOS或TTL电路进行设计,工作频率小于10MHz时,布线长度应不大于7in;工作频率在50MHz时,布线长度应不大于1.5in;如果工作频率达到或者超过75MHz时,布线长度应在1in以内。

8.地线设计

    地线结构大致有:系统地,机壳地,数字地,模拟地。
    1) 正确选择单点接地与多点接地,小于1MHz,应采用一点接地方式。大于10Mhz时,应采用多点接地方式
    2)将数字地和模拟地电路分开
    3)尽量加粗接地线,>3mm
    4)将接地线构成闭环路。
9、电源阻抗设计
        电源噪声的产生在很大程度上归结于非理想的电源分配系统(Power Distribution System,PDS)
        (最大电源阻抗)Ztarget = (正常电压源)X(允许的波动范围)/最大电流 
        
10 、旁路电容的特性和应用

         Xcap  = 1/2πfc
         电容起的作用是给交流信号提供低电阻的通路,就称为旁路电容。如果主要是为了增加电源与地的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,就可以称为去耦电容;如果用于滤波电路中,那么又可以称为滤波电容。














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