Technologie PCB - Étude d'intégrité du signal: tolérance de tension

Dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, une grande partie du travail consiste à budgétiser le bruit et à planifier les niveaux de bruit générés par les différentes sources de bruit du système. Cela implique un concept très basique mais très important: la tolérance de tension.

La tolérance de tension fait référence à la différence de sensibilité dans le pire des cas entre la sortie du pilote et l'entrée en réception. De nombreux appareils sont sensibles à la tension d'entrée. Cette figure montre la relation logique entre la tension de sortie du pilote et la tension d'entrée du récepteur.

Pour le pilote, le niveau haut de sortie n'est pas inférieur à VOH min et le niveau bas de sortie n'est pas supérieur à vol Max. Pour l'entrée en réception, on peut garantir une réception fiable de la logique 1 tant qu'elle est supérieure à VIH min et de la logique 0 tant qu'elle est inférieure à vil Max. Si la tension d'entrée est dans la zone comprise entre VIH min et vil Max, le circuit de réception peut la juger à 1 ou 0. La tension d'entrée ne peut donc pas être dans cette zone d'incertitude pour le circuit de réception. En ce qui concerne la relation entre la sortie de niveau haut et l'entrée, il existe une différence entre la valeur minimale de sortie et la valeur minimale d'entrée admissible. Cette valeur est une tolérance de tension de haut niveau.

Soit: tolérance de tension de niveau haut = VOh Min VIH min. De même, tolérance de tension de niveau bas = VIH Min vilmax.

La tolérance de tension fournit une zone tampon pour traiter divers facteurs indésirables dans le système de circuits, permettant au système de tolérer dans une certaine mesure la distorsion du signal lors de l'émission et de la réception. La tolérance de tension joue un rôle important dans la conception du budget de bruit du système. Le bruit total final du système ne peut pas dépasser la tolérance de tension, sinon le système ne fonctionnera pas correctement lorsque le signal entrera dans une zone indéterminée à la réception.

Dans le système réel, il y aura toujours des facteurs insatisfaisants qui entraînent une dégradation du signal et l'introduction de bruit. Les situations suivantes peuvent produire du bruit:

1. En raison de la présence de l'impédance de boucle, il y aura inévitablement une chute de tension dans la boucle, ce qui entraînera une différence de potentiel de masse entre les dispositifs logiques. Le signal émis par le circuit de grille est un potentiel fixe sur le potentiel de la masse locale. S'il y a un décalage entre les potentiels de référence de l'extrémité émission et de l'extrémité réception, le potentiel réception sera un autre potentiel.

2. Le niveau seuil de certains produits logiques est fonction de la température. La transmission du signal d'une grille ayant une température plus basse vers une grille ayant une température plus élevée peut avoir une tolérance réduite ou une tolérance négative.

3. Un courant de signal de retour changeant rapidement circule à travers l'inductance du chemin de terre, entraînant un changement de la tension de terre entre les dispositifs logiques. Ces différences de tension de masse ont le même effet sur le potentiel du signal reçu que les différences de potentiel de masse DC décrites ci - dessus. C'est une diaphonie perceptuelle.

4. Les signaux sur les lignes adjacentes peuvent être couplés les uns aux autres par leur capacité mutuelle ou inductance mutuelle, ce qui peut entraîner une diaphonie sur une ligne particulière. La diaphonie est superposée au signal de réception souhaité, ce qui permet de décaler un bon signal vers un seuil de commutation voisin.

5. La sonnerie, la réflexion et les longues lignes déforment la forme du signal binaire. Le signal de variation en réception apparaît plus petit (ou plus grand) qu'en émission. La tolérance fournit une certaine tolérance à la distorsion du signal.

Les deux premiers cas seront présents dans tous les systèmes électroniques, quelle que soit leur vitesse de fonctionnement. Ces trois derniers sont uniques aux systèmes à grande vitesse. Ces trois effets à grande vitesse varient en fonction de la taille du signal transmis: plus le courant de retour du signal est important, plus la différence de potentiel de terre induite est élevée. Plus la tension (ou le courant) du signal est élevée, plus la diaphonie est produite et plus le signal transmis est important, plus la sonnerie et la réflexion sont graves. Ainsi, qu'il s'agisse d'un système à faible ou à grande vitesse, il est inévitable d'introduire du bruit et la tolérance de tension laisse La place au système pour s'adapter.