Tecnología de PCB - Investigación sobre la integridad de la señal: tolerancia a la tensión

En DiseñoDe alta velocidadPlaca de circuito impreso, La mayor parte del trabajo consiste en presupuestar el ruido y planificar el nivel de ruido generado por diversas fuentes de ruido en el sistema.. Se trata de un concepto muy básico pero muy importante: la tolerancia a la tensión.

La tolerancia de tensión es la peor sensibilidad entre la salida del conductor y la entrada del receptor. Muchos dispositivos son sensibles al voltaje de entrada. La figura muestra la relación lógica entre la salida del controlador y el voltaje de entrada del receptor.

Para el conductor, la salida de alto nivel no es inferior a voh Min y la salida de bajo nivel no es superior a vol Max. Para la entrada del receptor, mientras sea superior a VIH Min, la lógica de recepción fiable 1 se puede garantizar, mientras sea inferior a vilmax, la lógica de recepción 0. Si La tensión de entrada está entre VIH Min y vilmax, El circuito receptor puede juzgarlo como 1 o 0. Por lo tanto, la tensión de entrada no puede estar en una región incierta del circuito receptor. En cuanto a la relación entre la salida de alto nivel y la entrada, hay una diferencia entre el valor mínimo de salida y el valor mínimo de entrada permitido. Este valor es una tolerancia de alto voltaje.

Es decir, tolerancia de tensión de alto nivel = voh Min VIH min. Del mismo modo, tolerancia de tensión de bajo nivel = VIH Min vilmax.

La tolerancia de tensión proporciona un Buffer para varios factores no deseados en el sistema de circuito de procesamiento, lo que permite al sistema tolerar la distorsión de la señal en el proceso de transmisión y recepción en cierta medida. La tolerancia de tensión desempeña un papel importante en el diseño del presupuesto de ruido del sistema. El ruido total final del sistema no puede exceder la tolerancia de tensión, de lo contrario, el sistema no funcionará normalmente cuando la señal entre en la región incierta del receptor.

Siempre hay factores insatisfactorios en el sistema real, que conducen a la degradación de la señal y la introducción de ruido. Las siguientes condiciones pueden causar ruido:

1. Debido a la existencia de impedancia del bucle, la caída de tensión inevitablemente ocurrirá en el bucle, lo que conduce a la diferencia de potencial de puesta a tierra entre los dispositivos lógicos. La señal del Circuito de puerta es un potencial fijo en el potencial local de puesta a tierra. Si hay un desplazamiento entre el potencial de referencia del transmisor y del receptor, el potencial de recepción será otro potencial.

2. El nivel umbral de algunos productos lógicos es una función de la temperatura. La transmisión de señales de una puerta con una temperatura más baja a una puerta con una temperatura más alta puede tener tolerancias reducidas o negativas.

3. El cambio rápido de la corriente de la señal de retorno fluye a través de la Inductancia de la trayectoria de puesta a tierra, lo que resulta en el cambio de la tensión de puesta a tierra entre los dispositivos lógicos. Estas diferencias de tensión de puesta a tierra tienen la misma influencia en el potencial de la señal recibida que las diferencias de tensión de puesta a tierra de corriente continua. Es una conversación cruzada percibida.

4. Las señales en las líneas adyacentes pueden acoplarse entre sí a través de su Capacitancia mutua o Inductancia mutua, lo que puede dar lugar a conversaciones cruzadas en líneas específicas. Las conversaciones cruzadas se superponen a la señal recibida prevista, lo que puede mover una buena señal a un umbral de conmutación adyacente.

5. Los anillos, reflejos y líneas largas distorsionan la forma de las señales binarias. La señal de cambio en el receptor es menor (o mayor) que en el transmisor. La tolerancia proporciona cierta tolerancia para la distorsión de la señal.

Los dos primeros casos existirán en todos los sistemas electrónicos, independientemente de su velocidad de funcionamiento. Los tres últimos son exclusivos de los sistemas de alta velocidad. Estos tres efectos de alta velocidad varían con el tamaño de la señal transmitida: cuanto mayor es la corriente de retorno de la señal, mayor es la diferencia potencial de puesta a tierra. Cuanto mayor es el voltaje (o la corriente) de la señal, mayor es la conversación cruzada generada, mayor es la señal transmitida, más grave es el zumbido y la reflexión. Por lo tanto, el ruido se introduce inevitablemente en los sistemas de baja y alta velocidad, y la tolerancia a la tensión proporciona un espacio de ajuste para el sistema.