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究竟什么才能有效解决高速电路信号过冲的问题呢?

2020-07-01 10:34 来源:互联网 编辑:Emma

过冲是高速电路信号里面的棘手问题之一,本文主要阐述何为过冲,以及用什么方法可以有效解决此问题?下面我们赶紧进入正文吧!

究竟什么才能有效解决高速电路信号过冲的问题呢?

1)何为过冲?

当较快的信号沿驱动一段较长的走线, 而走线拓扑上又没有有效的匹配时, 往往会产生过冲。过冲带来的问题主要是“1”电平高于接收端器件的输入最大电压值(VIHmax),或“0”电平低于接收端器件的输入最小电压值(VILmin),这样可能给器件带来潜在的累积性伤害,缩短其工作寿命,从而影响产品的长期稳定性 。

2)解决方案

解决过冲的一般方法是匹配,或叫端接( Termination)。匹配的中心思想是消灭信号路径端点的阻抗突变,归纳一下,无非可以总结为两种形式:源端的串行匹配(如下图的PCB所示),用于消灭二次反射,以及终端的并行匹配,用于消灭一次反射。不是每种匹配方式都适用于任何场合,例如, 50ohm 并行匹配一般不用于 LVTTL/LVCMOS 等电平逻辑,因为电阻上消耗的功耗大得难以接受;除了匹配之外,还有另外一种改善过冲的行之有效的方法,那就是令驱动端的信号沿变缓,使得原先的高速信号变得不那么“高速”。使信号沿变缓的最常用的手法,就是降低驱动器的驱动电流。这种手法在FPGA/CPLD设计中尤为常用。

3)振铃

过冲往往伴随有振铃,或者说,过冲是振铃的一部分。振铃产生的第一次峰值电压,就是过冲。之所以要将二者区分来讲,是因为振铃的危害除了过冲外,还有其产生的电压波动可能多次跨越逻辑电平的阈值电压,使得接收端产生误判,对于CMOS器件来说,振铃过程中还可能使得上、下MOS管同时导通的时间延长,急剧地增加功耗,影响器件寿命。既然振铃和过冲的产生机理一致,对它的处理方式也就和处理过冲无异,这里仅作简要的理论阐述。

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