电压突变的影响--DV/DT以及电流突变的影响--DL/D
信号传播的整个路径,包括器件封装、电路板布局以及连接器等,如果要它们正确地分发转换时间为TR的数字信号,其频率响应至少在FKNEE之前都应当是平坦的。如果FKNEE之前某个路径的频率响应不是平坦的,在路径端收到的信号则可能出现上升时间劣化、鼓包、过冲或振铃。
缩短上升时间将迫使FKNEE的值升高,使得信号传播的问题更加严重。这是过分缩短上升时间的首要缺点。
电路的DV/DT还可能影响其他邻近电路上的信号。这一串扰是由互容机制产生的。两个邻近的电路元件总是会有容性的相互作用。参考如下:
“两个电阻都接地,相应的容性耦合等于0.004,同时感性串扰是0.032。对一个工作在50欧阻抗级别的电路来说,这是一个典型的比率。对于高阻抗电路,涉及的DV/DT较大,DI/DT相对较小,得到的容性耦合相应地比较大。
在门电路的低输出阻抗的情况下,门电路直接驱动传输装置,感性耦合问题被扩大。在该情形中,总的感性耦合信号能量在远端终结,而不是如例1.4中一分为二。”
如上所提示,在数字系统中,由互容引起的串扰要远小于由感引起的串扰。
我们可以把电路最大的DV/DT与它的10~90%上升时间以及电压幅度△V联系起来:
电流的突然变化可能影响附近其他电路上的信号。这一串扰通过互感机制而产生。两个邻近放置的电路元件总是会相互感应。为了计算电感耦合的大小,首先必须估算源网络中电流的变化速率。可以明确地说:电路的电流变化速率越高,出现的电感耦合问题将会越来越严重。这是DL/DT过高的主要缺点。
因为主要的测量仪器读取的是输出电压而不是电流,所以需要一种方法将电压的上升时间读数转化为电流的变化速率。图2.14说明了常见的情况。上升电压波形V(T)引起的电流在负载电阻和负载电容中流过,分别等于:
对两个波形求导数,以得到电流的变化速率:
电流变化率的最大值对于确定电感耦合的峰值很有帮助。对于图中的电阻器和电容器来说,电流变化率真的最大值分别是:
当驱动一个既有阻性元件又有容性元件的组合负载时,只要将上式中得到的最大值相加即可。这一总计算可能稍高于实际的峰值,但对于我们的目标来说已足够精确。图2.14显示V(T)的一阶导数和二阶导数的峰值在时间上不是完全对齐的,因而电阻和电容中的电流变化率的峰值出现的时刻稍许不同。的确,直接求和并不是十分精确,但是容易记忆而且十分接近。
上式给我们一个提示,为什么互感问题是如此重要。互感问题是如此重要。互感问题的原因是电流变化速率,它与10~90%上升时间平方的倒数成正比。当我们把上升时间减少一半时,将会使流入电容负载的DL/DT的数值乘以4。
让我们通过两个例子来比较TTL和ECL系统中的电流变化率。这些示例表明ECL系统与TTL系统相比并不会产生更高的电流瞬变现象。ECL系统速度更快而且噪声更小。
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