高速数字电路设计与EMC实践指南

"高速数字电路设计及EMC设计" 是一本深入探讨高速数字电路设计及其电磁兼容性（EMC）问题的专业书籍。本书主要涵盖了高速电路的基本概念、常见类型、匹配措施以及设计的一般原则和调试方法。 1. 高速数字信号：高速电路是指在频率较高的情况下操作的电子电路，通常指的是信号频率超过100MHz的电路。这种高频率导致了信号完整性问题，如信号反射、串扰和辐射噪声。 2. 微带线与带状线：这两种是高速电路中常用的传输线形式。微带线是在介质基板上，信号线与接地平面之间有一层空气的传输线，而带状线则将信号线完全包围在介质内部，两侧有接地平面。它们各有优缺点，微带线易于制造但易受环境影响，带状线则有较好的屏蔽效果。 3. 常见高速电路：书中列举了ECL（Emitter Coupled Logic）、CML（Current Mode Logic）、GTL（Gunning Transceiver Logic）、BTL（Backplane Transceiver Logic）、TTL（Transistor-Transistor Logic）等不同类型的逻辑电路，以及模数转换电路和线路接收器。这些电路在不同的应用场景中各有优势，如ECL以高速著称，而TTL则广泛应用在低功耗系统。 4. 电路匹配措施：匹配是高速电路设计中的关键，包括终端匹配（用于消除反射）和始端匹配（防止信号源处的反射）。书中强调了在设计中需考虑到这些匹配策略，以确保信号质量和系统稳定性。 5. 高速电路设计原则：设计者应遵循同步逻辑设计，理解器件的输入输出特性，并选择合适的匹配电路。在考虑功耗的同时，可能需要引入一定程度的失配。对于极高速率信号，互补逻辑常被推荐以降低电源需求。此外，理解电流环路、合理布线、电源滤波、估算信号延迟以及选用低速率器件都是重要的设计准则。 6. 测试方法：为了准确评估高速信号，建议使用50欧姆输入的示波器，并定制探头进行测量。测试点应尽可能接近信号的实际位置，以减少误差。书中还提到了ringing（振铃）、crosstalk（串扰）和radiated noise（辐射噪声）这三种数字系统常见的噪声问题。 7. 信号的功率谱密度：大部分数字信号的能量集中在f_knee频率之内，f_knee定义了信号质量的转折点，对于理解和优化高速信号至关重要。 8. 传输线延迟：书中提及FR4 PCB（印制电路板）的外部迹线延迟大约在140至1ns/英寸，这是设计时必须考虑的因素，以确保信号的正确时序。 本书提供了一个全面的框架，帮助读者理解和解决高速数字电路设计中遇到的挑战，同时关注电磁兼容性的维护，以确保系统的稳定和可靠运行。