高速数字电路设计：COMS推挽式输出与交越电流分析

"高速数字电路设计教材" 在高速数字电路设计中，COMS推挽式输出是一种常见的输出结构，常用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）等集成电路。这种输出方式能提供高驱动能力，确保信号在传输过程中保持清晰且无损。然而，随着信号速率的提高，交越电流问题变得显著。当输入状态快速改变时，会在输出级产生瞬态电流，即交越电流，这部分电流会导致功率损耗。交越功耗与信号速度成正比，但不随输入电压的增加而增加。 74HC00是一款CMOS逻辑门芯片，其交越电流相对较小，约为1mA，相比其最大驱动电流10-20mA而言，影响不大。相比之下，TTL（Transistor-Transistor Logic）电路的交越电流较大，如果将反相器的输入和输出短接，会观察到明显的交越电流，导致芯片发热，这限制了TTL电路在线性应用和小信号处理中的使用。ECL（Emitter-Coupled Logic）电路则避免了这一问题，因其在状态转换时不产生交越电流，故更适合作为线性器件。 高速数字电路设计中涉及多个关键概念，如电容耦合、电感耦合、共模电感和串扰的关系。电容耦合和电感耦合的比值影响信号传输的质量，而共模电感在抑制共模噪声和串扰方面起到重要作用。终端电阻之间的共模电容和共模电容与串扰的关联，是设计师需要考虑的参数，它们决定了信号完整性和电磁兼容性。估算衰减时间、理解普通电感和电容的特性，以及掌握不同类型的电抗，对设计高速电路至关重要。 此外，书中还强调了频率、时间和距离之间的关系，这对于理解和预测高速信号的行为至关重要。在低速电路中，信号的模拟特性可能不太明显，但在高速环境中，信号的上升时间短，信号边沿快速变化，导致了信号失真、毛刺和串扰等问题。因此，掌握模拟电路原理对于高速数字电路设计工程师来说至关重要。本书通过实例深入分析这些问题，并提供了实用的解决方案，即使是对模拟电路设计不熟悉的工程师也能从中受益。