高速数字电路设计通关五部曲一:基本概念+常见高速电路及特点

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对于攻城狮而言，高速数字电路设计是大家都必须掌握的，那到该如何去学习这项技能呢？

Don't worry! EDA365陆妹已经给大家备好了高速数字电路设计通关五部曲，今天我们先来学习“第一曲”！

基本概念

1、何谓高速数字信号

高速数字信号由信号的边沿速度决定，一般认为上升时间小于 4 倍信号传输延迟时可视为高速信号。

平常讲的高频信号是针对信号频率而言的，设计开发高速电路应具备信号分析、传输线、模拟电路的知识。

2、微带线、带状线的概念

2.1、微带线（ Microstrip ）

2.2、带状线（ Stripline ）

2.3、经验数据

对 FR-4 材料（ ε r 在 4.5~5 之间）：

75Ω微带线， w≈ h；

50Ω微带线， w≈ 2h；

25Ω微带线， w≈ 3.5h；

75Ω带状线， w=h/8 ；

50Ω带状线， w=h/3。

2.4、同轴线（ coaxial cable ）

2.5、双绞线（ twisted-pair cable ）

2.6、等间隔的电容负载的影响

传输线的有效阻抗和传输延迟将发生变化：

对单个负载电容的情况也可以这样计算。

【问题】

1、8kHz 帧信号为低速信号吗？

2、阻抗与长度有关系吗？

3、信号线两侧的地铜皮对信号线阻抗有影响吗？

4、电源平面能否作为阻抗控制的参考平面？

常见高速电路及特点

1、 ECL （ Emitter Coupled Logic ）电路

特点：

① 非饱和逻辑，克服扩散电容的影响，工作速度很高；

② 射极跟随器输出，驱动能力很强。

③ 高电平 -0.88V 左右，低电平 – 1.72V左右。

④ 根据速度不同有 10K( 包括 10H)、 100K(300K) 、 100M 、 100EL系列器件可供选用

2、CML （ Current Mode Logic ）电路

以 Philips 器件为例介绍其输入、输出。

特点：

① 低电压摆幅（ 200 ~ 400 mVpp ），干扰、辐射小；

② 输入 50Ω阻抗；

③ 地平面作参考电压（而 ECL 为-2V ）；

④ 信号差分传输。

3、GTL （ Gunning Transceiver Logic ）电路

特点：

① 低功耗；

② 工作频率可达 100MHz 或 200MHz ；

③ 电压摆幅小（ V OLmax=0.4V,VOHmin =1.2V）

4、BTL（ Backplane Transceiver Logic ）电路

特点：

① 驱动能力强，用于重负载背板（ IOL=100mA ）；

② 工作频率小于 75MHz ；

③ 电压摆幅比 TTL 小（ VOLmax=1V ， VOHmin=2.1V ）。

5、TTL（ Transistor Transistor Logic ）电路

以 ABT （ Advanced BiCMOS Technology ）为例。

特点：

① 驱动能力强， IOH 达 32mA ， IOL 达 64mA；高电平输出电阻约 30Ω ,低电平输出电阻 <10Ω；

② 对于带阻尼输出（输出电阻 33Ω左右），高、低电平电流均为 12mA ；

③ 速度快，上升时间在几 ns 范围，触发器翻转频率可达 100MHz 以上。

6、模数转换电路——线接收器

特点：

① 将模拟小信号转换为数字信号；

② 有不同速度级别的线接收器；

③ 注意输入信号的共模和差模范围。

整理自EDA365电子论坛

因为知识点较多

也为了大家更好的吸收和掌握

高速数字电路设计知识点

将分为几篇文章呈现给大家

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未完待续

下期预告：接口信号匹配与对接

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作者: FreeClashNode

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来源: www.freeclashnode.com

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