干货 | 详解影响信号完整性不好的原因

ittbank 2019-03-04 16:52


线电阻的电压降的影响——地电平(0电平)直流引起的低电平提高

图中虚线为提高的情况。提高幅度与IC的功耗大小、IC密度、馈电方式、地线电阻(R) 、馈电的地线总电流有关。 ΔV地= ΔI× ΔR


信号线电阻的电压降的影响

a)  IC输出管脚经过印制导线或电缆到另一IC的输入脚,输出低电平电流在印制导线或电缆电阻上引起一个低电平的抬高,其值为ΔVOL=IOL×R 。   见图中的上面一条虚线。


显而易见,低电平的抬高与印制导线电阻值及输出低电平电流有关,如下图所示: 

 

    B点的低电平比A点的低电平高


注意:当IC输出脚为低电平时,如果此器件不是驱动器, 而是一般器件,则由于输出低电平电流太大, 远大于器件手册给出的值,输出三极管将退出饱和区,进入工作区,


使输出低电平抬高很多。如下图中上面一条虚线所示:


   
决定因素:

端接方式

端接电阻大小

输出管饱和深度

输出管β值


  b)  IC输出管脚经过印制导线或电缆到另一个IC的输入脚,输出高电平电流在印制导线或电缆电阻上引起一个高电平的降低,其值为ΔVOH=IOH× R,见下图中高电平上的下面虚线:



IOH由下列因素决定:端接方式、端接电平、端接电阻大小

R由下列因素决定:线宽、线厚、线长


显而易见,高电平的降低与印制导线或电缆电阻值及输出高电平电流有关,如下图所示:


         B点的高电平比A点的高电平要低


注意:  IC输出脚为高电平时, 如果此器件不是驱动器,而是一般器件, 则由于输出高电平电流太大,远大于器件手册给出的值时,输出管也会退出饱和区,进入工作区,使输出高电平降低很多。如下图中下面一条虚线所示:



电源线电阻的电压降的影响

IC的电源电压(如+3.3V),如果系统中存在差值,当小于+3.3V时, 输出高电平将产生一个下降值, 如上图中高电平上的虚线所示:



由于系统电源有集中电源和分散的电源模块之分,此差值不同,由于IC功耗的大小、IC密度、馈电方式、电源线的馈电电阻值以及电源电流值,引起一个 ΔVCC (ΔVCC =ΔI×ΔR)

以上原因,使TTL信号波形变得离理想波形很远了。 低电平大为提高了,高电平也大为降低了。 对这些值若不严加控制, 对系统工作的稳定可靠工作是不利的。此外,结温差,即不同功耗的器件的P-N结的温度不同,还会影响高低电平及门槛电平的变化也会影响系统工作。


除上面所说的直流成分之外,更为重要的是系统是以极高频率在工作,也就是说, 系统内的器件、导线有各种频率的, 各种转换速率的信号在动作、传递。  首先是相互之间的信号电磁藕合 (串扰) 和信号在不同特性阻抗传输路径上的反射, 以及电源,  地电平由于IC高频转换引起电流尖峰电平,使TTL信号波形变得更坏。


转换噪声

由于系统工作时,  器件以高频转换, 造成供电系统上有高频率变化的电流尖峰,而供电的电源线路和地线路都可看成是很小的电阻、电感、电容元件。电流尖峰值太大, 在它们上面会产生较大的交流尖峰电压,其电源上的尖峰电压基本上会串扰到高电平上,而地电平上的尖峰电压会串扰到低电平上,如下图所示:IC内部同样存在这种尖峰电压。


                
                                                                                     

串扰噪声

由于系统组装越来越密, 印制导线之间的距离越来越近,邻近导线上有高速转换的电平信号。 如正跳变信号跳变的时间tr和负跳变的时间tf都很小,使得导线上已有信号上叠加一个较大的电磁藕合信号(串扰信号)。如下图中较大的尖峰信号。这些信号还包括插头座上的信号针之间的串扰信号以及电缆中信号之间的串扰。



决定因素:tr与tf值、线宽、线间距、(基材)介质的厚度、介质的介电常数、平行线长、重叠线长、插头座信号针地针比、电缆信号线地线比。


反射噪声

如果IC之间的互连线比较长 (复杂系统往往是这样) ,线的特性阻抗又不均匀,或者终端没有匹配,会引起反射,如果始端也不匹配, 则会来回 反射而造成振铃。 如下图所示:


决定因素:特性阻抗、匹配方式、失配大小

终端反射系数、始端反射系数、线长


边沿畸变

如果信号频率升高到一定程度,也就是器件工作频率达到一定的高度极限,而且印制导线又较长或者负载电容较大时, tr ≥tw上升时间等于或大于脉冲宽度,信号畸变到没有高低电平平顶或者远离平顶。如下图所示(实线):

 

举例“仿真或示波器实测”均可验证。


决定因素:线宽、线长、基材介质厚度、介质介电常数、负载数、工作频率(脉宽)、tr数字信号的变化。讨论了上面七条,可见其畸变不容忽视。如果任其自流,不严加限制,造出来的系统不可能稳定、可靠的工作。


ittbank 让电子库存因技术而改变的ITT模式电商平台。引领和适应市场,以共享经济理念的创客及工程师为核心、以免费开放用户生成的数据为基础,为其提供高性价比的应用解决方案和及时精准的供求信息,快速提高产品开发周期和生产直通率、提升电子器件的应用附加值。
评论
  • 在当前人工智能(AI)与物联网(IoT)的快速发展趋势下,各行各业的数字转型与自动化进程正以惊人的速度持续进行。如今企业在设计与营运技术系统时所面临的挑战不仅是技术本身,更包含硬件设施、第三方软件及配件等复杂的外部因素。然而这些系统往往讲究更精密的设计与高稳定性,哪怕是任何一个小小的问题,都可能对整体业务运作造成严重影响。 POS应用环境与客户需求以本次分享的客户个案为例,该客户是一家全球领先的信息技术服务与数字解决方案提供商,遭遇到一个由他们所开发的POS机(Point of Sal
    百佳泰测试实验室 2025-01-09 17:35 137浏览
  • 职场是人生的重要战场,既是谋生之地,也是实现个人价值的平台。然而,有些思维方式却会悄无声息地拖住你的后腿,让你原地踏步甚至退步。今天,我们就来聊聊职场中最忌讳的五种思维方式,看看自己有没有中招。1. 固步自封的思维在职场中,最可怕的事情莫过于自满于现状,拒绝学习和改变。世界在不断变化,行业的趋势、技术的革新都在要求我们与时俱进。如果你总觉得自己的方法最优,或者害怕尝试新事物,那就很容易被淘汰。与其等待机会找上门,不如主动出击,保持学习和探索的心态。加入优思学院,可以帮助你快速提升自己,与行业前沿
    优思学院 2025-01-09 15:48 115浏览
  • 车机导航有看没有懂?智能汽车语系在地化不可轻忽!随着智能汽车市场全球化的蓬勃发展,近年来不同国家地区的「Automotive Localization」(汽车在地化)布局成为兵家必争之地,同时也是车厂在各国当地市场非常关键的营销利器。汽车在地化过程中举足轻重的「汽车语系在地化」,则是透过智能汽车产品文字与服务内容的设计订制,以对应不同国家地区用户的使用习惯偏好,除了让当地车主更能清楚理解车辆功能,也能进一步提高品牌满意度。客户问题与难处某车厂客户预计在台湾市场推出新一代车款,却由于车机导航开发人
    百佳泰测试实验室 2025-01-09 17:47 74浏览
  • 在过去十年中,自动驾驶和高级驾驶辅助系统(AD/ADAS)软件与硬件的快速发展对多传感器数据采集的设计需求提出了更高的要求。然而,目前仍缺乏能够高质量集成多传感器数据采集的解决方案。康谋ADTF正是应运而生,它提供了一个广受认可和广泛引用的软件框架,包含模块化的标准化应用程序和工具,旨在为ADAS功能的开发提供一站式体验。一、ADTF的关键之处!无论是奥迪、大众、宝马还是梅赛德斯-奔驰:他们都依赖我们不断发展的ADTF来开发智能驾驶辅助解决方案,直至实现自动驾驶的目标。从新功能的最初构思到批量生
    康谋 2025-01-09 10:04 119浏览
  • Snyk 是一家为开发人员提供安全平台的公司,致力于协助他们构建安全的应用程序,并为安全团队提供应对数字世界挑战的工具。以下为 Snyk 如何通过 CircleCI 实现其“交付”使命的案例分析。一、Snyk 的挑战随着客户对安全工具需求的不断增长,Snyk 的开发团队面临多重挑战:加速交付的需求:Snyk 的核心目标是为开发者提供更快、更可靠的安全解决方案,但他们的现有 CI/CD 工具(TravisCI)运行缓慢,无法满足快速开发和部署的要求。扩展能力不足:随着团队规模和代码库的不断扩大,S
    艾体宝IT 2025-01-10 15:52 97浏览
  • 在智能网联汽车中,各种通信技术如2G/3G/4G/5G、GNSS(全球导航卫星系统)、V2X(车联网通信)等在行业内被广泛使用。这些技术让汽车能够实现紧急呼叫、在线娱乐、导航等多种功能。EMC测试就是为了确保在复杂电磁环境下,汽车的通信系统仍然可以正常工作,保护驾乘者的安全。参考《QCT-基于LTE-V2X直连通信的车载信息交互系统技术要求及试验方法-1》标准10.5电磁兼容试验方法,下面将会从整车功能层面为大家解读V2X整车电磁兼容试验的过程。测试过程揭秘1. 设备准备为了进行电磁兼容试验,技
    北汇信息 2025-01-09 11:24 120浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2025-01-09 09:58 102浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球中空长航时无人机产值达到9009百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为8.0%。 环洋市场咨询机构出版了的【全球中空长航时无人机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球中空长航时无人机总体规模,包括产量、产值、消费量、主要生产地区、主要生产商及市场份额,同时分析中空长航时无人机市场主要驱动因素、阻碍因素、市场机遇、挑战、新产品发布等。报告从中空长航时
    GIRtina 2025-01-09 10:35 129浏览
  • 1月9日,在2025国际消费电子展览会(CES)期间,广和通发布集智能语音交互及翻译、4G/5G全球漫游、随身热点、智能娱乐、充电续航等功能于一体的AI Buddy(AI陪伴)产品及解决方案,创新AI智能终端新品类。AI Buddy是一款信用卡尺寸的掌中轻薄智能设备,为用户带来实时翻译、个性化AI语音交互助手、AI影像识别、多模型账户服务、漫游资费服务、快速入网注册等高品质体验。为丰富用户视觉、听觉的智能化体验,AI Buddy通过蓝牙、Wi-Fi可配套OWS耳机、智能眼镜、智能音箱、智能手环遥
    物吾悟小通 2025-01-09 18:21 100浏览
  • HDMI 2.2 规格将至,开启视听新境界2025年1月6日,HDMI Forum, Inc. 宣布即将发布HDMI规范2.2版本。新HDMI规范为规模庞大的 HDMI 生态系统带来更多选择,为创建、分发和体验理想的终端用户效果提供更先进的解决方案。新技术为电视、电影和游戏工作室等内容制作商在当前和未来提供更高质量的选择,同时实现多种分发平台。96Gbps的更高带宽和新一代 HDMI 固定比率速率传输(Fixed Rate Link)技术为各种设备应用提供更优质的音频和视频。终端用户显示器能以最
    百佳泰测试实验室 2025-01-09 17:33 153浏览
  • 一个真正的质量工程师(QE)必须将一件产品设计的“意图”与系统的可制造性、可服务性以及资源在现实中实现设计和产品的能力结合起来。所以,可以说,这确实是一种工程学科。我们常开玩笑说,质量工程师是工程领域里的「侦探」、「警察」或「律师」,守护神是"墨菲”,信奉的哲学就是「墨菲定律」。(注:墨菲定律是一种启发性原则,常被表述为:任何可能出错的事情最终都会出错。)做质量工程师的,有时会不受欢迎,也会被忽视,甚至可能遭遇主动或被动的阻碍,而一旦出了问题,责任往往就落在质量工程师的头上。虽然质量工程师并不负
    优思学院 2025-01-09 11:48 141浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦