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技能货:数模混淆电路设计的难点_暗记_旗子

南宫静远 2025-01-04 06:14:08 0

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数模稠浊电路设计当中,滋扰源、滋扰工具和滋扰路子的辨别是剖析数模稠浊设计滋扰的根本。
常日的电路 中,仿照旗子暗记上由于存在随韶光变革的连续变革的电压和电流有效身分,在设计和调试过程中,须要同时掌握这两个变量,而且他们对付外部的滋扰更敏感,因而通 常作为被滋扰工具做剖析;数字旗子暗记上只有随韶光变革的门限量化后的电压身分,比较仿照旗子暗记对滋扰有较高的承受能力,但是这类旗子暗记变革快,特殊是变革沿速率 快,还有较高的高频谐波身分,对外开释能量,常日作为滋扰源。

作为滋扰源的数字电路部分多采取CMOS工艺,从而导致数字旗子暗记输入端极高 的输入电阻,常日在几十k欧到上兆欧姆。
这样高的内阻导致数字旗子暗记上的电流非常微弱,因而只有电压有效旗子暗记在起浸染,在数模稠浊滋扰剖析中,这类旗子暗记可以 作为电压型滋扰源,如CLK旗子暗记,Reset等旗子暗记。
除了快速交变的数字旗子暗记,数字旗子暗记的电源管脚上,由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声(SSN), 也是数模稠浊电路中存在的主要一类电压型滋扰源。
此外,电路中还存在一些电流旗子暗记,特殊是直流电源到器件负载之间的电源旗子暗记上有较大的电流,根据右手螺旋 定理,电流旗子暗记周围会感应出磁场,进而引起变革的电场,在剖析时,直流电源作为电流型滋扰源。

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无论电压型还是电流型的滋扰源,在耦合到被 滋扰工具时,既可能通过电路传导耦合,也可能通过空间电磁场耦合,或者二者兼有。
然而一样平常的仿真剖析工具,每每由于功能所限,只能剖析个中一种。
例如在传 统的SPICE电路仿真工具中,只考虑电路传导型的滋扰,并不考虑空间电磁场的耦合;而一样平常的PCB旗子暗记完全性(SI)剖析工具,只稽核空间电磁场耦合, 将所有的电源、地都看作空想DC直流,不予剖析考虑。
耦合路径提取的不完全,也是困扰数模稠浊噪声剖析的主要缘故原由。

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(图片来自网络侵删)

数模稠浊设计中,电源 和地的划分,是业内论的焦点。
传统的设计中,数字仿照部分被严格分开;然而随着系统越来越繁芜,数模电路集成度不断提高,分割又会造成数字旗子暗记跨分割, 旗子暗记回流不完全,进而影响旗子暗记完全性,其余,电源的分割还造成电源分配系统的阻抗过高;有人提出“单点连接”:还是做分割,但是在跨分割的旗子暗记下方单点连 接以避免跨分割问题;但是如果数模之间旗子暗记很多,难于分开,这种“单点连接”也存在困难,因而又有人提出不分割,只是保持数字和仿照部分不要交叉;还有一 些资料先容,在跨分割的旗子暗记阁下包地线或者并联电容,用来供应完全回流路径。
无论哪种方法,彷佛都有一定道理,而且都有成功的先例,然而所有这些分割方案 的有效性以及可能存在的问题,一贯没有考验的标准。

数模稠浊电路的仿真,还存在模型的问题。
业界普遍接管的仿照电路仿真模型还是 SPICE模型,数字电路旗子暗记完全性剖析利用IBIS模型。
多家EDA公司的仿真软件已经推出支持多种模型的稠浊模型仿真器,然而摆在设计师案头的紧张困 难是器件模型,特殊是仿照器件模型很难得到。
在数字设计看来,时域的瞬态剖析,即某一韶光点上确定的电压值,是仿真的紧张手段,就像调试中的示波器那样直 不雅观。
没有精确的模型,瞬态剖析就无法实现。
然而对仿照设计,特殊是噪声剖析,勉励源在韶光轴上难于描述或很难预测,只知道他的频率带宽范围和大致幅度,这 时候我们常日会引入频域扫频剖析,稽核扫频旗子暗记在关注点的变革,犹如频谱剖析仪的浸染。
或者干脆如网络剖析仪(NA)那样稽核旗子暗记或噪声通过的通道的频域 SYZ参数,进而预测滋扰发生的频率和幅度。
可见,数模稠浊噪声剖析,既须要支持稠浊模型的仿真器,也须要仿真器同时支持时域剖析和频域剖析。

通过“AD-Mix Signal Noise Design Suites” 数模稠浊噪声仿真设计软件的对数模稠浊设计PCB的仿真,探索剖析数模稠浊电路的噪声滋扰和优化设计的路子,以达到改进系统性能目的。

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