③反射。反射现象的原因是:信号传输线的两端没有适当的阻抗匹配,印刷电路板上的分支布局产生特性阻抗的断点,过孔的尺寸以及其它互连所造成的阻抗不连续。所谓特性阻抗是定义为,“当导线上流经有高频信号时,所呈现的电压/电流比值”。那么对于确定的传输线而言,其特性阻抗为一个常数。信号的反射现象就是因为信号的驱动端和传输线的特性阻抗以及接收端的阻抗不一致所造成的。
2保证信号完整性的方法
2.1抑制接地反弹
通过以上分析可知,电源路么以及IP封装所造成的分布电感是决定接地反弹的关键之一。要抑制接地反弹的影响,首先是减少IC封装的分布电感。在考虑IC引脚的配置图时,就应该将时钟脉冲信号或数据/地址总线的引脚位置摆放在较靠近芯片的地方。其次,是采用分布电感量较小的IC封装技术。表1列举了几种常见的IC封装技术的分布电感量,可以看出表面贴片的封装技术通常会比DIP封装技术少30%的接地反弹;然后是降低印刷电路板端的分布电感量。由于电感与导体的长度成正比,与宽度成反比,所以在高速数字系统里大都采用多层板。其中会在里层摆放一个或一个以上的接地层,接地层面积相当宽广,目的旨在减少其地端回路的电感量。另外,电路设计时应尽可能避免让某个逻辑门驱动太多的负载。因为在数字电路若有多个并联的逻辑装置。总输入电容是将每个逻辑装置的输入电容直接相加。
表1 几种IC封装技术的分布电感与电容
IC封装技术分布电容/pF分布电感/nH
DIP封装0.412~18
PGA封装12
表面贴片封装11~12
Write Bond0.51~2
TAB0.61~6
PCB thru-hole via11
2.2解决串扰问题
信号之间由于电磁场的相互耦合而产生的不期望的噪声电压信号称为信号串扰。“串扰”主要是源自两相领导体之间的所形成的互感和互容。串扰超出一定的值将可能引发电路误动作,从而导致系统无法正常工作。下面分别探讨互容、互感与串扰的关系,以及如何解决串扰问题。
(1)电容耦合
串扰=(ZbCm)/tr
式中,Zb为受扰线的特性阻抗;Cm为互容;tr为输入到干扰线的入射电压之上升时间。
要改善互容产生的串扰,可以从两个方面着手。一是减少互容Cm,做法是在两相邻的传输线中间加进屏蔽措施。通常,在两个铜箔通路中加装一个接地屏蔽通路,用以改善互容的干扰。二是在时序规定允许的情况下,增加转态较频繁的信号之上升时间。