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快速脉冲电路设计重要准则

时间:2008-11-13  来源:www.51chaoban.com/   责任编辑:Blue  点击:

  当印制电路板上的导线长度l(单位为m) 满足 l>tr/100ns条件时,就可被看作是传输线,tr为脉冲的上升时间(ns) 。

  当快速脉冲在导线上传输时,会发生以下情况:

  1 )如果传输线或连接线与信号源及负载都匹配,井且传输线不是很长,就会有大约5ns/m 的短暂延迟。

  2) 如果传输线只与信号源或负载中的一端匹配,就可能会在信号源端或负载端产生反射。

  3) 如果传输线与信号源及负载都不匹配,就会产生很多反射,造成干扰及脉冲上升时间和下降时间的严重减慢。所以,对于快速脉冲,必须避免与信号源及负载任何一端的不匹配。

  如果不匹配程度达到±20% ,就会造成脉冲的严重失真,陡峭的边缘会变成弧形。

  当两个印制电路板之间的连接线超过10-20cm 时,必须使用同轴电缆或双绞线(信号线与地线紧紧地扭曲在一起) ,否则就会产生多种复杂的反射,对电路造成无法估测的影响。常用同轴电缆的波阻抗为50Ω或75Ω ,双绞线的波阻抗为100 Ω或150Ω。

  在快速脉冲电路中,各种类型的损耗、特别的趋肤效应以及电介质损耗都会使上升时间随着导线长度的增加而增加。所以在高频和脉冲电路中,最重要的准则就是保证导线尽可能短。以下就是减小这类损耗的有效方法:

  1)趋肤效应损耗:增加印制电路板的厚度,保证导线尽可能短。

  2) 射频损耗:在印制电路板的一面使用接地导板,减少印制电路板的厚度并避免不连续,使信号线尽量靠近地平面。

  3 )电介质损耗:使用高频性能好的印制电路板电介质材料。

  为减少这些损耗,应遵循的准则是:对于非常快速的脉冲(tr<1ns) , 即使是匹配的导线也要保持很短。对于这些损耗,匹配导线的上升时间增量为1 0ps/cm 或100 - 1000ps/m 。

  在高频和脉冲电路中,在以下领域还具有极大的挑战性:

  1 ) 串扰:与反射一样,串扰也是由传输线引起的。如果传输线靠近地线或地平面,则串扰会很小。通过设置合适的信号线波阻抗也可以防止串扰的发生。信号线的波阻抗与线宽有关,通常信号线的波阻抗与线宽成反比。

  2)系统时间:在设计高频印制电路板时,系统时间是一个很重要的参数。系统时间是指检测数据是否已经可靠地传输。为了达到系统时间的要求,从一个元器件到另一个元器件的导线要尽可能短。例如很长的高频信号线可能会导致错误的逻辑,将数据1读为数据0。

  3) 波形完整性:波形完整性是指信号应当满足电性能要求,即得到仿真的电信号。通过设置合适的信号线波阻抗,可以达到信号的完整性。信号线的波阻抗与线宽有关。


关键字:脉冲   电路设计  
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