高速数字设计:带状电缆电磁干扰与Modbus通信的FPGA实现
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更新于2024-08-09
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"高速数字设计手册 - Howard Johnson & Martin Graham"
本书《高速数字设计手册》由Howard Johnson和Martin Graham合著,是一本深入探讨高速数字电路设计的经典之作。书中涵盖了从基本原理到复杂问题的解决方案,包括信号传输、电磁干扰(EMI)、地线反弹、功耗分析以及Modbus通信协议在通信与网络中的应用等内容。
在10.4章节,作者着重讨论了带状电缆在机柜间使用时遭遇的电磁干扰问题。带状电缆在高速数字电路中经常使用,但由于其结构特点,容易受到电磁噪声的影响。为了解决这一问题,制造商们开发了带有屏蔽层的带状电缆。屏蔽层的作用是提供一个低感回路,使得信号电流能沿着最小感性路径返回,从而减少对其他线路的干扰。其中,10.4.1节提到了扁平金属片包装的屏蔽方式,这种设计有助于集中回流,降低电磁泄漏。
书中还详细讲解了高速数字电路设计中的一些关键概念和技术。如2.4章节涉及了地弹(Ground Bounce)如何影响电路,以及不期望的地线电压、地反射等问题。2.4.1节中,作者阐述了引脚电感对电路性能的影响,并进一步探讨了封装设计对高速数字电路的重要性。此外,书中还详细分析了电压和电流突变(dV/dT和dI/dt)的影响,以及不同类型的输出电路(如TTL、CMOS集电极开环、射极跟随器、推挽式等)的功耗计算和动态行为。
在第3章中,作者提到了亚稳态(Metastability)的测量和观测,这是数字系统中重要的时序问题,尤其是在高速数据传输和Modbus通信协议的实现中,确保时钟同步和数据稳定性的关键。
这本书是高速数字设计领域的宝贵参考资料,它不仅讨论了带状电缆的电磁兼容性,还深入到电路的各个层面,包括功耗分析、信号完整性、时序问题等,对理解和解决实际工程中的问题具有很大的帮助。对于理解Modbus通信协议在复杂电磁环境下的FPGA实现,以及如何设计抗干扰措施,这本书提供了丰富的理论基础和实践经验。
2021-11-21 上传
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臧竹振
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