1、High Speed Digital Design- A Handbood of Black MagicHoward JohnsonMartin Graham高速数字设计手册目 录72 2.4.1.2 地弹怎样影响你的电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 2.4.1.1 不期望的地线电压为什么会发生地反射. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 2.4.1 引脚电感
2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .702.4 封装 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .672.3.3 底线电压裕值(Bottom Lin
3、e-Voltage Margins). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .652.3.2 电流突变dI/dt的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .652.3.1 电压突变的影响 dV/dT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4、. . . . . . . . . .642.3 速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .632.2.7 输出功耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、 . . .612.2.6.7 电流源驱动电路功耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .602.2.6.6 TTL或者CMOS集电极开环输出的功耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .602.2.6.5 射极跟随器输出的动态功耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . .592.2.6.4 分立匹配下拉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .562.2.6.3 射极跟随器驱动电路的静态功耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .542.2.6.2 推挽式输出电路的动态功耗 . . .
7、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .512.2.6.1 推挽式输出电路的静态功耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .512.2.6 驱动电路功耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8、 . . . . . . . . . . . . .492.2.5 内部耗散. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .482.2.4 输入功耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9、462.2.3 偏置电流变化导致的动态耗散. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .452.2.2 驱动容性负载时候的动态功耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .452.2.1 静态耗散与动态耗散的对比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10、. . . . . . . . . . . . . . . . .442.2 功耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .432.1 一种古老数字技术的发展史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11、. .43第2章逻辑门的高速特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .411.10.3电容耦合和电感耦合的比值 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .401.10.2翻转磁耦合环 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .371.10.1共模电感和串扰的关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .351.10共模电感 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341.9.2终端电阻之间的共模电容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .331.9.1共模电容和串扰的关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321.9共模电容 . . . . . . .
14、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .321.8.2图1.15的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301.8.1在响应曲线下测试覆盖面积 . . . . . . . . . . . .
15、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .301.8估算衰减时间的一个更好的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .251.7普通电感 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16、. . . . . . . . . . . . . . . .191.6普通电容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181.5四种类型的电抗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17、 . . . . . .171.4关于3-dB 和 频率均方根值 的注意点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151.3集中式系统和分布式系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141.2时间和距离 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101.1 频率和时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 第1章基本原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .高速数字电路设计第2页共346页121 3.11.1 亚稳态测量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120 3.11 观测亚稳态. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120 3.10.5 数据吞吐量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1193.10.4 温度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21、. . . . . . . . . . . .1183.10.3.供电. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1183.10.2.5.通过改变电压调节时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1173.10.2.4.用锁相环调节时钟
22、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1163.10.2.3.用于时钟相位调节的简单电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1153.10.2.2.通过脉冲发生器调节时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23、 . . . . . . . . . . .1153.10.2.1.通过同轴电缆延时调节时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1143.10.2.调节宽总线上的定时. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1143.10.1 附加的噪声. . . . . . . . . . . . . . . . .
24、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1133.10.测量操作容限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1123.9.3.产生人为的串扰. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1123.9.2.去掉串扰. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1123.9.1.关掉初始的信号. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26、 . . . . .1113.9.观测串扰 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1113.8.降低系统时钟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1093.7.观察串
27、行数据传输系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1053.6.避免从探头屏蔽检取电流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1033.5.3.用于探测的内嵌式的固定装置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1023.5.2.为低电感接地回路所用的固定装置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .993.5.1.厂制的ShopBuilt21:1的探头 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .983.5.特殊的探测装置 . . . . . . . . . . . . .
29、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .953.4.探头如何对电路形成负载(how probes load down a circuit). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .943.3.4.磁场检测器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30、. . . . . . . . . . . . . . .943.3.3.互感定义的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .933.3.2.环路A和环路B之间的互感 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .933.3.1.在环路A中变化的电流 . . .
31、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .923.3.探头接地环路产生的虚假信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .903.2.4.结果的重要性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .883.2.3 估算电路Q值. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .883.2.2 计算10-90%上升时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33、 .883.2.1 计算接地环路自感. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .873.2 探头接地环路的自感 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .843.1 示波器探头的上升时间和带宽 . . . . . . . . . . . .
34、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84第 3 章 测量方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83 2.4.3.3 400英尺/分钟的风速有多大. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35、. . . . . . . . .81 2.4.3.2 温阻封装与环境间的温阻 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 2.4.3.1 温阻JUNCTION TO CASE晶片到封装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79 2.4.3 热传导和 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 2.4.2 引脚电容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 2.4.1.5 减小地反射的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37、. . . .75 2.4.1.4 地弹大小的估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 2.4.1.3 地弹的大小 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .高速数字电路设计第3页共346页177 见图4.29. . . . .
38、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1774.5.2 同轴电缆的计算公式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1764.5.1.5 传输线参数的软件计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1754.5.1.4 合理的加工公差 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1744.5.1.3 有效介电常数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1714
40、.5.1.2 物理尺寸对阻抗的影响 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1694.5.1.1 传输线阻抗的控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1694.5.1 传输线的参数控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1694.5 传输线阻抗和传播延迟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1674.4.5 延迟线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42、 . . . . . . . . . . .1664.4.4 直角弯曲布线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1644.4.3.1 均匀负载总线的阻抗特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1644.4.3 等间隔的容性负载 . . . . . . . . .
43、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1634.4.2.2 容性负载对传输信号的影响 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1634.4.2.1 来自容性负载的信号反射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44、. . . . . . .1614.4.2 传输线中点的容性负载 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1604.4.1.2 高阻抗输出驱动无匹配传输线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1604.4.1.1 低阻抗输出驱动无匹配传输线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1594.4.1 无匹配线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1594.4 特殊传输线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46、. . . . . . . . . . .1594.3.5 传输线匹配不好时的建立时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1584.3.4 缩短线长 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1584.3.3 源端匹配 . . . . . . . . .
47、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1584.3.2 终端匹配 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1544.3.1 传输线的反射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1544.3 源阻抗和负载阻抗的影响 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1534.2.5 绝缘损耗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49、 . . . . . . . . . . . . . . .1524.2.4 补偿效应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1524.2.3.3 趋肤效应区域的传输线阻抗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1504.2.3.2 趋肤效应区域的频率响应 . .
50、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1474.2.3.1 趋肤效应的空间分布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1464.2.3 趋肤效应 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
