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什么是過(guò)沖?如何解決高速電路信號過(guò)沖

1,什么是過(guò)沖?
當較快的信號沿驅動(dòng)一段較長(cháng)的走線(xiàn), 而走線(xiàn)拓撲上又沒(méi)有有效的匹配時(shí), 往往會(huì )產(chǎn)生過(guò)沖。過(guò)沖帶來(lái)的問(wèn)題主要是“1”電平高于接收端器件的輸入大電壓值(VIHmax),或“0”電平低于接收端器件的輸入小電壓值(VILmin),這樣可能給器件帶來(lái)潛在的累積性傷害,縮短其工作壽命,從而影響產(chǎn)品的長(cháng)期穩定性 。
2,解決過(guò)沖的一般方法是匹配,或叫端接( Termination)。匹配的中心思想是消滅信號路徑端點(diǎn)的阻抗突變,歸納一下,無(wú)非可以總結為

兩種形式:源端的串行匹配(如下圖的PCB所示),用于消滅二次反射,以及終端的并行匹配,用于消滅一次反射。不是每種匹配方式都適用于任何場(chǎng)合,例如, 50ohm 并行匹配一般不用于 LVTTL/LVCMOS 等電平邏輯,因為電阻上消耗的功耗大得難以接受;除了匹配之外,還有另外一種改善過(guò)沖的行之有效的方法,那就是令驅動(dòng)端的信號沿變緩,使得原先的高速信號變得不那么“高速”。使信號沿變緩的常用的手法,就是降低驅動(dòng)器的驅動(dòng)電流。這種手法在FPGA/CPLD設計中尤為常用。


3,振鈴:過(guò)沖往往伴隨有振鈴,或者說(shuō),過(guò)沖是振鈴的一部分。振鈴產(chǎn)生的第 一次峰值電壓,就是過(guò)沖。之所以要將二者區分來(lái)講,是因為振鈴的危害除了過(guò)沖外,還有其產(chǎn)生的電壓波動(dòng)可能多次跨越邏輯電平的閾值電壓,使得接收端產(chǎn)生誤判,對于CMOS器件來(lái)說(shuō),振鈴過(guò)程中還可能使得上、下MOS管同時(shí)導通的時(shí)間延長(cháng),急劇地增加功耗,影響器件壽命。既然振鈴和過(guò)沖的產(chǎn)生機理一致,對它的處理方式也就和處理過(guò)沖無(wú)異,這里僅作簡(jiǎn)要的理論闡述。

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