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在pcb設計中,通常認為數字邏輯電路的頻率如果達到或超過45mhz~50mhz,且工作在這個頻率之上的電路已占到了整個電子系統一定份量(如1/3),那么就稱之為高速電路。
隨著系統設計復雜性和集成度的大規模提高,電子系統設計師們正在從事100mhz以上的電路設計,總線的工作頻率也已經達到或者超過50mhz,有的甚至超過100mhz。目前約50% 的設計的時鐘頻率超過50mhz,將近20% 的設計主頻超過120mhz。
高速pcb設計是隨著系統設計復雜性和集成度的大規模提高發展起來的,原因是:
1.當系統工作在50mhz時,將產生傳輸線效應和信號完整性問題,
2.而當系統工作達到120mhz時,除非使用高速電路設計知識,否則基于傳統方法設計的pcb將無法工作。所以,高速電路設計技術已經成為電子系統設計師必須采取的設計手段。
實際上,信號邊沿的諧波頻率比信號本身的頻率高,是信號快速變化的上升沿與下降沿(或稱信號的跳變)引發了信號傳輸的非預期結果。因此,通常約定如果線傳播延時大于1/2數字信號驅動端的上升時間,則認為此類信號是高速信號并產生傳輸線效應。信號的傳遞發生在信號狀態改變的瞬間,如上升或下降時間。信號從驅動端到接收端經過一段固定的時間,如果傳輸時間小于1/2的上升或下降時間,那么來自接收端的反射信號將在信號改變狀態之前到達驅動端。反之,反射信號將在信號改變狀態之后到達驅動端。如果反射信號很強,疊加的波形就有可能會改變邏輯狀態。
因此,我們在設計中,權衡各種因素,做出全面的折衷考慮:既滿足高速pcb設計要求,又降低設計復雜難度。
我們對高速pcb設計手段的采用,構成了設計過程的可控性,只有可控的,才是可靠的,也才會是成功的!
高速pcb設計流程圖: