電壓突變的影響--DV/DT以及電流突變的影響
數(shù)字信號主要的頻率分量都位于它的轉(zhuǎn)折頻率以下。轉(zhuǎn)折頻率FKNEE與脈沖上升時間TR相關(guān),而與傳播延遲、時鐘速率或轉(zhuǎn)換頻率無關(guān):
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/186234.htm信號傳播的整個路徑,包括器件封裝、電路板布局以及連接器等,如果要它們正確地分發(fā)轉(zhuǎn)換時間為TR的數(shù)字信號,其頻率響應(yīng)至少在FKNEE之前都應(yīng)當(dāng)是平坦的。如果FKNEE之前某個路徑的頻率響應(yīng)不是平坦的,在路徑端收到的信號則可能出現(xiàn)上升時間劣化、鼓包、過沖或振鈴。
縮短上升時間將迫使FKNEE的值升高,使得信號傳播的問題更加嚴(yán)重。這是過分縮短上升時間的首要缺點。
電路的DV/DT還可能影響其他鄰近電路上的信號。這一串?dāng)_是由互容機(jī)制產(chǎn)生的。兩個鄰近的電路元件總是會有容性的相互作用。參考如下:
“兩個電阻都接地,相應(yīng)的容性耦合等于0.004,同時感性串?dāng)_是0.032。對一個工作在50歐阻抗級別的電路來說,這是一個典型的比率。對于高阻抗電路,涉及的DV/DT較大,DI/DT相對較小,得到的容性耦合相應(yīng)地比較大。
在門電路的低輸出阻抗的情況下,門電路直接驅(qū)動傳輸裝置,感性耦合問題被擴(kuò)大。在該情形中,總的感性耦合信號能量在遠(yuǎn)端終結(jié),而不是如例1.4中一分為二。”
如上所提示,在數(shù)字系統(tǒng)中,由互容引起的串?dāng)_要遠(yuǎn)小于由感引起的串?dāng)_。
我們可以把電路最大的DV/DT與它的10~90%上升時間以及電壓幅度△V聯(lián)系起來:
電流的突然變化可能影響附近其他電路上的信號。這一串?dāng)_通過互感機(jī)制而產(chǎn)生。兩個鄰近放置的電路元件總是會相互感應(yīng)。為了計算電感耦合的大小,首先必須估算源網(wǎng)絡(luò)中電流的變化速率??梢悦鞔_地說:電路的電流變化速率越高,出現(xiàn)的電感耦合問題將會越來越嚴(yán)重。這是DL/DT過高的主要缺點。
因為主要的測量儀器讀取的是輸出電壓而不是電流,所以需要一種方法將電壓的上升時間讀數(shù)轉(zhuǎn)化為電流的變化速率。圖2.14說明了常見的情況。上升電壓波形V(T)引起的電流在負(fù)載電阻和負(fù)載電容中流過,分別等于:
對兩個波形求導(dǎo)數(shù),以得到電流的變化速率:
電流變化率的最大值對于確定電感耦合的峰值很有幫助。對于圖中的電阻器和電容器來說,電流變化率真的最大值分別是:
當(dāng)驅(qū)動一個既有阻性元件又有容性元件的組合負(fù)載時,只要將上式中得到的最大值相加即可。這一總計算可能稍高于實際的峰值,但對于我們的目標(biāo)來說已足夠精確。圖2.14顯示V(T)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)的峰值在時間上不是完全對齊的,因而電阻和電容中的電流變化率的峰值出現(xiàn)的時刻稍許不同。的確,直接求和并不是十分精確,但是容易記憶而且十分接近。
上式給我們一個提示,為什么互感問題是如此重要?;ジ袉栴}是如此重要。互感問題的原因是電流變化速率,它與10~90%上升時間平方的倒數(shù)成正比。當(dāng)我們把上升時間減少一半時,將會使流入電容負(fù)載的DL/DT的數(shù)值乘以4。
讓我們通過兩個例子來比較TTL和ECL系統(tǒng)中的電流變化率。這些示例表明ECL系統(tǒng)與TTL系統(tǒng)相比并不會產(chǎn)生更高的電流瞬變現(xiàn)象。ECL系統(tǒng)速度更快而且噪聲更小。
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