同步切換噪聲和地線反彈
發(fā)布時間:2008/9/17 0:00:00 訪問次數(shù):964
由于器件內(nèi)部的接地引腳與地平面之間存在引線電感(寄生電感),所以理論上當(dāng)每個信號翻轉(zhuǎn)時(0→1或1→0)所帶來的電流的變化都會通過器件的寄生電感影響到地線(信號的回路)。只是這個電流非常小,可以忽略?墒钱(dāng)這些信號累積起來后,如多個集成電路內(nèi)部驅(qū)動器同時轉(zhuǎn)換(切換)時就會在地線中產(chǎn)生較大的噪聲。輸出驅(qū)動電流越大,噪聲的幅度也越大,如圖所示。
圖 典型的地線反彈波形
地線反彈是數(shù)字系統(tǒng)的幾個主要噪聲來源之一,該噪聲常會造成系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)產(chǎn)生錯誤動作,尤其是對低電壓工作的器件。系統(tǒng)的速度越快,或是同時轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)的輸入/輸出(sso)引腳個數(shù)越多時,就越容易造成地線反彈。造成地線反彈的“罪魁禍?zhǔn)住笔瞧骷電感,與器件的封裝形式和所選擇的輸出信號接口標(biāo)準(zhǔn)有直接關(guān)系。
(1)器件的引線電感與地線反彈成正比,所以應(yīng)盡量減少分布電感量。解決方法一是在分配邏輯器件的引腳時,將時鐘信號或地址/數(shù)據(jù)線的lsb引腳位置擺放在靠近器件引腳的地方;二是減少器件封裝的分布電感,采用選擇分布電感較小的器件封裝結(jié)構(gòu)。通常plcc和dip封裝的器件具有最大的引線電感,而表面貼裝的器件具有較小的引線電感;三是降低pcb板端的分布電感量,由于電感和導(dǎo)線的長度成正比,與寬度成反比,所以在高速數(shù)字系統(tǒng)中基本上采用多層板。其中會在里層擺放一個或一個以上的接地層,這里的接地層面積可以很寬,其目的是減小地端回路的電感量。另外,每個ic的地線引腳通常是直接經(jīng)由通孔連接到內(nèi)層的接地層,這個通孔有效地減小了器件引腳與地平面之間的連線長度。
(2)載電容與地線反彈成正比,因此應(yīng)盡量采用輸入電容較小的信號接口標(biāo)準(zhǔn)。另外,應(yīng)盡量減少信號輸出引腳的扇出數(shù)量。因?yàn)樯瘸鲈蕉啵娙菰酱蟆?/p>
(3)信號的上升時間與地線反彈成反比,在滿足系統(tǒng)性能的情況下,盡量延長信號的上升時間,即選擇低擺率的輸出。
(4)同時轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)的輸出(simultaneously switching outputs,sso)引腳個數(shù)與地線反彈成反比。因此在邏輯設(shè)計(jì)時,應(yīng)盡量避免地址/數(shù)據(jù)總線和計(jì)數(shù)器等出現(xiàn)由0000(全0)變成ffff(全1)或從ffff(全1)變成0000(全0)的情況?梢赃x擇其他編碼方式,或同時將sso引腳分散到不同的區(qū)域(bank)中。xilinx邏輯器件對不同封裝形式的器件和不同的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每個輸入/輸出塊(bank)允許的最大sso個數(shù),當(dāng)超過這個參數(shù)時,將有可能產(chǎn)生同步切換噪聲(ssn)和地線反彈現(xiàn)象。為分析sso現(xiàn)象,可通過ise的pace工具來仿真。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
由于器件內(nèi)部的接地引腳與地平面之間存在引線電感(寄生電感),所以理論上當(dāng)每個信號翻轉(zhuǎn)時(0→1或1→0)所帶來的電流的變化都會通過器件的寄生電感影響到地線(信號的回路)。只是這個電流非常小,可以忽略?墒钱(dāng)這些信號累積起來后,如多個集成電路內(nèi)部驅(qū)動器同時轉(zhuǎn)換(切換)時就會在地線中產(chǎn)生較大的噪聲。輸出驅(qū)動電流越大,噪聲的幅度也越大,如圖所示。
圖 典型的地線反彈波形
地線反彈是數(shù)字系統(tǒng)的幾個主要噪聲來源之一,該噪聲常會造成系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)產(chǎn)生錯誤動作,尤其是對低電壓工作的器件。系統(tǒng)的速度越快,或是同時轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)的輸入/輸出(sso)引腳個數(shù)越多時,就越容易造成地線反彈。造成地線反彈的“罪魁禍?zhǔn)住笔瞧骷電感,與器件的封裝形式和所選擇的輸出信號接口標(biāo)準(zhǔn)有直接關(guān)系。
(1)器件的引線電感與地線反彈成正比,所以應(yīng)盡量減少分布電感量。解決方法一是在分配邏輯器件的引腳時,將時鐘信號或地址/數(shù)據(jù)線的lsb引腳位置擺放在靠近器件引腳的地方;二是減少器件封裝的分布電感,采用選擇分布電感較小的器件封裝結(jié)構(gòu)。通常plcc和dip封裝的器件具有最大的引線電感,而表面貼裝的器件具有較小的引線電感;三是降低pcb板端的分布電感量,由于電感和導(dǎo)線的長度成正比,與寬度成反比,所以在高速數(shù)字系統(tǒng)中基本上采用多層板。其中會在里層擺放一個或一個以上的接地層,這里的接地層面積可以很寬,其目的是減小地端回路的電感量。另外,每個ic的地線引腳通常是直接經(jīng)由通孔連接到內(nèi)層的接地層,這個通孔有效地減小了器件引腳與地平面之間的連線長度。
(2)載電容與地線反彈成正比,因此應(yīng)盡量采用輸入電容較小的信號接口標(biāo)準(zhǔn)。另外,應(yīng)盡量減少信號輸出引腳的扇出數(shù)量。因?yàn)樯瘸鲈蕉,電容越大?/p>
(3)信號的上升時間與地線反彈成反比,在滿足系統(tǒng)性能的情況下,盡量延長信號的上升時間,即選擇低擺率的輸出。
(4)同時轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)的輸出(simultaneously switching outputs,sso)引腳個數(shù)與地線反彈成反比。因此在邏輯設(shè)計(jì)時,應(yīng)盡量避免地址/數(shù)據(jù)總線和計(jì)數(shù)器等出現(xiàn)由0000(全0)變成ffff(全1)或從ffff(全1)變成0000(全0)的情況。可以選擇其他編碼方式,或同時將sso引腳分散到不同的區(qū)域(bank)中。xilinx邏輯器件對不同封裝形式的器件和不同的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每個輸入/輸出塊(bank)允許的最大sso個數(shù),當(dāng)超過這個參數(shù)時,將有可能產(chǎn)生同步切換噪聲(ssn)和地線反彈現(xiàn)象。為分析sso現(xiàn)象,可通過ise的pace工具來仿真。
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