高速电路

通俗易通的高速电路理论的基石——传输线理论

一位头条朋友说:非常喜欢您的文章,每个都看点赞。上个文章也说了阻抗匹配,这个文章也说了,可是我还是不懂,阻抗不匹配为何会反冲过冲这些。平常只知道电池给负载,无论负载多大,电源都供电,这里面有没有什么阻抗匹配。需要理解一下什么是过冲。

“图1、传输线”
图1、传输线

问:为什么会出现过冲。

答:无论什么电路,连接线长和负载比起来短很多时,信号不会出现反射,信号不会出现过冲。同样无论什么电路,连接线长和负载比起来长很多时,信号会出现反射,信号叠加便要考虑信号不会出现过冲。这也是,高频高速电路几厘米传输时都要考虑阻抗匹配的问题。

问:问什么阻抗不匹配,信号会反射,造成信号叠加出现过冲的呢?

答:......

1、我们来说一下,为什么要阻抗匹配

电容在高速电路应用中的等效电路分析

众所周知,电容这一器件在实际应用中,并不是理想器件,而是在不同电路中表现不同,尤其是在高速电路和普通低速电路中尤为明显!在高速设计领域中,电容并不能像在低速电路中那样可以近似认为是纯粹的电容。而是带有寄生电感、泄露电阻、寄生电阻这样的小电路。可以说,电容再高速电路中的特性取决于电容分量、电感分量、电阻分量及泄露特性。

其中寄生电感有电容的引脚电感和电容器件两级之间的等效电感串联而成,主要取决于封装。寄生电阻有电容的引脚电阻和电容器件两级之间的等效电阻串联而成,主要取决于电容的工作温度、工作频率、电容体本身的导线电阻等;而泄露电阻取决于电容本身的泄露特性。

“电容的等效电路”
电容的等效电路

1.电容分量在高速电路设计中的影响与应用

电阻在高速电路中的应用与分析

在一块PCBA中,我们所看到的器件最多的一定是电阻。如果说芯片是电路的大脑,那么电阻便是连接各肢体的神经元。在高速电路设计中电阻的应用主要有六点。

1、限流作用

在高速电路中同时存在很多TTL芯片、MOSFET芯片、IGBT芯片、那么芯片之间驱动兼容便尤为重要。当MOSFET电平驱动TTL芯片时,便需要加限流电阻。而相反则需要增加电源以增加驱动电流(设计到电平转换电路)。

“各种不同IC之间的接口驱动要求”
各种不同IC之间的接口驱动要求

2、电阻精度

2.1、在高速电路中我们所需要的的采样电路、分压电路、反馈电路等由电阻组成时,我们需选用1%精度的电阻。

2.2、由于芯片的AD口都会存在上拉或者下拉电阻,此时情更需注意电阻值的选择,使得测得的芯片AD口测得的电压误差小(涉及到MCU的AD口电阻匹配问题)

电阻在高速电路中的应用与分析

在一块PCBA中,我们所看到的器件最多的一定是电阻。如果说芯片是电路的大脑,那么电阻便是连接各肢体的神经元。在高速电路设计中电阻的应用主要有六点。

1、限流作用

在高速电路中同时存在很多TTL芯片、MOSFET芯片、IGBT芯片、那么芯片之间驱动兼容便尤为重要。当MOSFET电平驱动TTL芯片时,便需要加限流电阻。而相反则需要增加电源以增加驱动电流(设计到电平转换电路)。

“”

各种不同IC之间的接口驱动要求

2、电阻精度

2.1、在高速电路中我们所需要的的采样电路、分压电路、反馈电路等由电阻组成时,我们需选用1%精度的电阻。

2.2、由于芯片的AD口都会存在上拉或者下拉电阻,此时情更需注意电阻值的选择,使得测得的芯片AD口测得的电压误差小(涉及到MCU的AD口电阻匹配问题)

3、阻抗匹配

关于高速电路中的回流路径,你想知道的都在这了!

1.回流的基本概念

高速电路中电阻端接有什么作用?有哪几种端接方式?

先说说电路为什么需要端接?众所周知,电路中如果阻抗不连续,就会造成信号的反射,引起上冲下冲,振铃等信号失真,严重影响信号质量。所以在进行电路设计的时候阻抗匹配是很重要的考虑因素。我们的PCB走线进行阻抗控制已经不是什么高深的技术了,基本上是每个硬件工程师必备的基本能力。那么在具体电路中,只考虑走线的阻抗还不够。实际电路都是由发送端,连线,和接收端共同组成的。