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Nella progettazione di PCB ad alta velocità, gran parte del lavoro consiste nell'eseguire il bilancio del rumore e pianificare il livello di rumore generato da varie fonti di rumore del sistema. Questo comporta un concetto molto basilare ma molto importante: la tolleranza alla tensione.
La tolleranza di tensione si riferisce alla differenza di sensibilità peggiore tra l'uscita del driver e l'ingresso dell'estremità ricevente. Molti dispositivi sono sensibili alla tensione di ingresso. La figura mostra la relazione logica tra l'uscita del driver e la tensione di ingresso del ricevitore.
Per l'estremità del driver, il livello alto di uscita non è inferiore a VOH min e il livello basso di uscita non è superiore a VOL max. Per quanto riguarda l'ingresso all'estremità ricevente, purché sia superiore a VIH min, può garantire che la logica 1 sia ricevuta in modo affidabile e finché è inferiore a VIL max, può essere garantito di ricevere logica 0. Se la tensione in ingresso è compresa tra VIH min e VIL max, può essere giudicata come 1 o 0 dal circuito ricevente. Pertanto, la tensione in ingresso non può essere in questa regione incerta per il circuito ricevente. In termini di relazione tra output di alto livello e input, vi è una differenza tra il valore minimo di output e il valore minimo ammissibile di input. Questo valore è la tolleranza di tensione ad alto livello.
Vale a dire: tolleranza di tensione ad alto livello = VOH min-VIH min. Analogamente, la tolleranza di tensione a basso livello = VIH min-VILmax.
La tolleranza di tensione fornisce una zona tampone per vari fattori indesiderabili nel sistema del circuito di elaborazione, in modo che il sistema possa tollerare la distorsione del segnale nel processo di invio e ricezione in una certa misura. La tolleranza di tensione gioca un ruolo importante nella progettazione del budget del rumore del sistema. Il rumore totale finale del sistema non può superare la tolleranza di tensione, altrimenti, il sistema non funzionerà normalmente quando il segnale entra nella regione incerta dell'estremità ricevente.
Ci saranno sempre fattori insoddisfacenti nel sistema reale, che causeranno la degradazione del segnale e introdurranno rumore. Le seguenti situazioni introdurranno rumore:
1. A causa dell'esistenza di impedenza del ciclo, una caduta di tensione si verificherà inevitabilmente nel ciclo, con conseguente differenza di potenziale di terra tra i dispositivi logici. Il segnale inviato dal circuito gate è un potenziale fisso sul potenziale locale di terra. Se c'è una compensazione tra il potenziale di riferimento dell'estremità di invio e l'estremità di ricezione, allora il potenziale ricevuto sarà un altro potenziale.
2. Il livello di soglia di alcuni prodotti logici è una funzione della temperatura. La trasmissione del segnale da un cancello con una temperatura più bassa a un cancello con una temperatura più elevata può avere una tolleranza ridotta o una tolleranza negativa.
3. La corrente del segnale di ritorno che cambia rapidamente scorre attraverso l'induttanza del percorso di terra, causando la tensione a terra tra i dispositivi logici per cambiare. Queste differenze di tensione a terra hanno lo stesso effetto sul potenziale del segnale ricevuto della differenza di potenziale a terra CC sopra menzionata. Questa è una forma di conversazione percettiva incrociata.
4. I segnali sulle linee adiacenti possono essere accoppiati tra loro attraverso la loro capacità reciproca o induttanza reciproca, che può causare crosstalk a una linea specificata. Il crosstalk è sovrapposto al segnale ricevuto atteso, che può spostare un buon segnale a una soglia di commutazione adiacente.
5. Suoni, riflessi e lunghe linee distorsero la forma del segnale binario. Rispetto all'estremità di trasmissione, il segnale modificato all'estremità ricevente appare più piccolo (o più grande). La tolleranza fornisce una certa tolleranza per la distorsione del segnale.
Le prime due situazioni esisteranno in tutti i sistemi elettronici, indipendentemente dalla loro velocità di funzionamento. Questi ultimi tre sono unici per i sistemi ad alta velocità. Questi tre effetti ad alta velocità cambiano tutti con la dimensione del segnale trasmesso: maggiore è la corrente di ritorno del segnale, maggiore è la differenza di potenziale a terra causata. Maggiore è la tensione del segnale (o corrente), più crosstalk sarà generato, e maggiore è il segnale di trasmissione, più gravi saranno i suoni e le riflessioni. Pertanto, non importa che si tratti di un sistema a bassa velocità o ad alta velocità, il rumore è inevitabilmente introdotto e la tolleranza di tensione dà al sistema spazio per la regolazione.
