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数模混合电路设计与仿真难点盘点

2016-10-25 08:59:43      点击次数:
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  数模混合电路设计当中,干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中,模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分,在设计和调试过程中,需要同时控制这两个变量,而且他们对于外部的干扰更敏感,因而通常作为被干扰对象做分析;数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分,相比模拟信号对干扰有较高的承受能力,但是这类信号变化快,特别是变化沿速度快,还有较高的高频谐波成分,对外释放能量,通常作为干扰源。

  作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺,从而导致数字信号输入端极高的输入电阻,通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱,因而只有电压有效信号在起作用,在数模混合干扰分析中,这类信号可以作为电压型干扰源,如CLK信号,Reset等信号。除了快速交变的数字信号,数字信号的电源管脚上,由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声(SSN),也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外,电路中还存在一些电流信号,特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流,根据右手螺旋定理,电流信号周围会感应出磁场,进而引起变化的电场,在分析时,直流电源作为电流型干扰源。

  无论电压型还是电流型的干扰源,在耦合到被干扰对象时,既可能通过电路传导耦合,也可能通过空间电磁场耦合,或者二者兼有。然而一般的仿真分析工具,往往由于功能所限,只能分析其中一种。例如在传统的SPICE电路仿真工具中,只考虑电路传导型的干扰,并不考虑空间电磁场的耦合;而一般的PCB 信号完整性(SI)分析工具,只考察空间电磁场耦合,将所有的电源、地都看作理想DC直流,不予分析考虑。耦合路径提取的不完整,也是困扰数模混合噪声分析的重要原因。大电流电感

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