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在pcb設(shè)計(jì)中,通常認(rèn)為數(shù)字邏輯電路的頻率如果達(dá)到或超過(guò)45mhz~50mhz,且工作在這個(gè)頻率之上的電路已占到了整個(gè)電子系統(tǒng)一定份量(如1/3),那么就稱之為高速電路。
隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們正在從事100mhz以上的電路設(shè)計(jì),總線的工作頻率也已經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)50mhz,有的甚至超過(guò)100mhz。目前約50% 的設(shè)計(jì)的時(shí)鐘頻率超過(guò)50mhz,將近20% 的設(shè)計(jì)主頻超過(guò)120mhz。
高速pcb設(shè)計(jì)是隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高發(fā)展起來(lái)的,原因是:
1.當(dāng)系統(tǒng)工作在50mhz時(shí),將產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和信號(hào)完整性問(wèn)題,
2.而當(dāng)系統(tǒng)工作達(dá)到120mhz時(shí),除非使用高速電路設(shè)計(jì)知識(shí),否則基于傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的pcb將無(wú)法工作。所以,高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須采取的設(shè)計(jì)手段。
實(shí)際上,信號(hào)邊沿的諧波頻率比信號(hào)本身的頻率高,是信號(hào)快速變化的上升沿與下降沿(或稱信號(hào)的跳變)引發(fā)了信號(hào)傳輸?shù)姆穷A(yù)期結(jié)果。因此,通常約定如果線傳播延時(shí)大于1/2數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)端的上升時(shí)間,則認(rèn)為此類信號(hào)是高速信號(hào)并產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。信號(hào)的傳遞發(fā)生在信號(hào)狀態(tài)改變的瞬間,如上升或下降時(shí)間。信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端到接收端經(jīng)過(guò)一段固定的時(shí)間,如果傳輸時(shí)間小于1/2的上升或下降時(shí)間,那么來(lái)自接收端的反射信號(hào)將在信號(hào)改變狀態(tài)之前到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。反之,反射信號(hào)將在信號(hào)改變狀態(tài)之后到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。如果反射信號(hào)很強(qiáng),疊加的波形就有可能會(huì)改變邏輯狀態(tài)。
因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)中,權(quán)衡各種因素,做出全面的折衷考慮:既滿足高速pcb設(shè)計(jì)要求,又降低設(shè)計(jì)復(fù)雜難度。
我們對(duì)高速pcb設(shè)計(jì)手段的采用,構(gòu)成了設(shè)計(jì)過(guò)程的可控性,只有可控的,才是可靠的,也才會(huì)是成功的!
高速pcb設(shè)計(jì)流程圖: