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解读高速电路(与高频差异性对比)
2020-12-16
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到底啥子是高速电路呢?在以往的低速时期,电平跳变时信号升涨时间较长,一般有几个ns。部件间的互串线不至于影响电路的功能,没不可缺少关切信号完整性问题。但在今日的高速时期,随着IC输出开关速度的增长,众多都在皮秒级,无论信号周期怎么样,几乎全部预设都碰到了信号完整性问题。额外,对低功耗寻求要得内核能发电压越来越低,DDR4 1.2v内核能发电压已经很常见了。因为这个系统能宽容忍耐的噪声余量越来越小,这也要得信号完整性问题更加冒尖。

信号完整性问题的溯源在于信号升涨时间的减小。纵然布线拓扑结构没有变动,假如认为合适而使用了信号升涨时间细小的IC芯片,现存预设也将处于临界状况还是根本就休止办公。

1.高速电路的定义

狭义的了解是,一般觉得数码思维规律电路的频率达到还是超过50MHz,并且办公在这个频率之上的电路已经占到达整个儿电子系统相当的斤两,例如三分之一,就称为高速电路。而其实,信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高,是信号迅速变动的升涨沿与减退沿导发了信号传道输送的各种问题。所以,当信号存在的地方的传道输送途径长度大于1/6倍传道输送信号的波长时,信号被觉得是高速信号;当信号沿着传道输送线广泛散布时,发生了严重的趋肤效应和电离伤耗时,觉得是高速信号。因为这个,一般约定假如电路板上信号的广泛散布延缓大于二分之一数码信号驱动端的升涨时间,则觉得此类信号是高速信号并萌生传道输送线效应,这么的电路就是高速电路。

2.高速与高频差别及结合

大部分数的信号完整性卷帙,在施行信号完整性研讨之前,普通都会先来绍介高速与高频这两个基本概念,从这一点儿可以晓得区别这两个概念的关紧性,由于,经过这两个概念可以明确信号完整性剖析的对象。对于,高频这个概念了解起来比较简单,它只是对频率的一种描写,大家晓得,频率是周期的倒数,高频是高频率,短周期的述说。

再说高速这个概念,归回到速度的概念,速度是表征运动快慢的物理量,在物理学里是位移对时间的微分,也就dS/dt。一样可以应用在电路三拇指的是,电位移对时间的微分,表征为电压变动的快慢,也就dV/dt,一般我们会述说为升涨时间。所以,高速电路是电压变动快,升涨时间短的述说。在电路系统中,升涨时间的体积对于信号完整性的影响很大,也是引动信号完整性问题的溯源存在的地方。以至于信号完整性剖析基本上都是环绕dV/dt来剖析和商议的,而不是对于周期来商议,这也是高速与高频的实质差别。

所以,从上头对两个概念的描写,可以理解到,高频与高速并没有直接的关系。可以正反举几个例子。例如,当一个报时的钟信号的频率为50MHz,升涨时间为90ps,那末它不是一个高频信号,但它是一个高速信号,也就是频率不高,但升涨沿快。又譬如,频率为500MHz,升涨时间为0.8ns,那末它与上例中信号对比,频率要高众多,但速度却远比上例的信号低。所以,我们说,信号的高频与高速没有之间的关系。

从另一个角度来看,高速与高频果真没有半毛钱关系吗?实际上不然,大家通例会将这两个概念淆惑正是由于它二者存在千丝万缕的结合。具体说来,就是随着频率的升高,周期减小,所带来的最后结果是,我们务必把速度做高,端由是我们务必保障足够的树立时间与维持时间。随着周期的压缩,要想有足够的树立时间与维持时间,就只能使升涨时间与减退时间缩减,以资来满意信号的时序管用性的要求。举个板栗,一个信号的频率为100MHz,即周期为10ns,升涨时间与减退时间作别为1ns,这么信号的管用采集样品时间窗户为:(10-1-1)ns,即8ns。假如此信号的频率增长到200MHz时,维持升涨时间与减退时间未变的话,采集样品窗户就成为了(5-1-1)=3ns,并且随着频率的接着升高,采集样品窗户会接着减低,极度事情状况会造成没有办法准确的采集样品,于是就强迫做升涨时间与减退时间减小,来满意越来越高的采集样品报时的钟频率。总结概括成一句话,也就是频率的升高定然强迫做速度的增长,高频电路的高级演化造成了高速电路,高频与高速之间是充分条件,而不是不可缺少条件。额外,在信号完整性的剖析过程中, 普通着意着重提出的是高速电路。

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