高速数字电路设计

⑴ 关于高速数字设计电源LC滤波减小纹波的问题

1.滤波截止频率计算公式为 f= 1/(2π√LC)，主要根据具体的设计需求确定LC的取值~

2.在画原理图时候，并联部分先后，不过做为良好的习惯，还是最好按照先滤除低频后滤除高频的来。但是在最终生成PCB是，就一定要严格按照这个需要，准确的排放电容~在芯片入口端再进行一次滤波是有必要的，因为在最终生成PCB板子后，可能电源滤波之后的芯片需要经过一段导线的连接才能到达供电芯片，而在这段导线经过的板子中，极可能收到导线附近芯片或者其他导线的干扰，所以，在进入芯片端都需要在进行一次滤波，保证供电电源的“纯净”。
3.数字地和模拟地在最终设计的时候，一般是单点接地的，这就是说整个板子的所有数字地集中后，再和所有模拟地集中的位置，仅仅在电路板的一点位置相连接。这样做是为了避免数字信号和模拟信号的干扰。如果整个电路中，AGND和DGND都仅仅用一个GND表示，那么在生成PCB时，系统会自动默认这两个地是随时导通的，那么可能数字信号可能接入模拟信号的地，模拟信号接入数字信号地。造成数字模拟信号的干扰。AGND和DGND之间用0欧电阻连接，在实际上其实完全是导通的，只是为了给PCB软件一个区分，避免在电路的中间就自动默认是联通的。这方面，你可以详细，了解下“单点接地”。
码字辛苦啊~

⑵ 高速数字设计中的PDS是什么意思

电源分布系统设计
基本概念
设计目标
一般设计规则
多层板叠层结构
电流回路
去耦电容及其应用
噪声抑制

为数字信号提供稳定的电压参考
为逻辑电路提供低阻抗的接地连接
为逻辑电路提供低阻抗的电源连接
为电源和地提供低交流阻抗的通路

为数字电路正常工作提供电源
公共通路阻抗将产生电源和地电位差
XPSW = ESR + 2f × ESL
ESR —— 电源分布系统寄生电阻。低频或直流情况下，是造成电源电位差的主要原因。
ESL —— 电源分布系统寄生电感。高频情况下，交变电流将在寄生电感上产生电源电位差，其幅度远大于寄生电阻的影响。
电源分布系统寄生电感
两条平行的电源和地圆导线
一般设计规则（1）
PDS必须为电路正常工作提供稳定的、无噪声的电压和电流
为数字信号提供稳定的电压参考
对于每一个电路来说，PDS应当被视为独立的、相互隔离的，以保证噪声不能通过PDS耦合到其他电路
电源、地平面（线）之间应具有尽可能小的交流阻抗
PDS必须为信号提供无干扰的回流通路
电源、地平面应同时具备空间电场的屏蔽作用
一般设计规则（2）
尽可能采用平面设计，或保持电源和地线尽可能短和宽，避免“梳状”地线
“背靠背”的电源和地层设计，具有最小的PDS阻抗，并具备高频去耦作用，能有效抑制高频噪声
配置足够的、均匀分布的去耦电容
在数模混合设计中，应为数字电路和模拟电路分别提供独立的PDS
大量的不同逻辑电平、不同噪声容限的电路（如TTL、ECL等）在混合设计中，应为它们分别提供独立的PDS
不同的电源、地层应相对隔离，不直接叠压
多层板的叠层结构
叠层结构的设计主要考虑以下因素
稳定、低噪声、低交流阻抗的PDS
传输线结构要求
传输线特性阻抗要求
串扰噪声抑制
空间电磁干扰的吸收和屏蔽
结构对称，防止变形
在高速数字设计中的一般规则是
电源层数 + 地层数 = 信号层数
电源层和地层尽可能成对设计，并至少有一对是“背靠背”设计
采用带状线结构，关键信号传输应采用对称带状线

⑶ 高速数字电路设计实际上是模拟电路设计 正确 错误

答案：错误
数字电路与模拟电路对于信号的处理方式完全不同，分属于两大电路体系，前者处理的是离散的二值逻辑信号，后者处理的是连续变化信号，无论高速与否两者均有本质区别。

⑷ 高速数字电路中影响串扰的因素

在高速电路中信号的频率的变高、边沿变陡、电路板的尺寸变小、布线的密度变大，这些因素使得在高速数字电路的设计中，信号完整性问题越来越突出，其已经成为高速电路设计工程师不可避免的问题。串扰是指有害信号从一个网络转移到另一个网络，它是信号完整性问题中一个重要问题，在数字设计中普遍存在，有 可能出现在芯片、PCB板、连接器、芯片封装和连接器电缆等器件上。如果串扰超过一定的限度就会引起电路的误触发，导致系统无法正常工作。因此了解串扰问 题产生的机理并掌握解决串扰的设计方法，对于工程师来说是相当重要的。

串扰是信号在传输线上传播时，由于电磁耦合而在相邻的传输线上产生不期望的电压或电流噪声干扰，信号线的边缘场效应是导致串扰产生的根本原因。

当干扰线上有信号传输时，由于信号边沿电压的变化，在信号边沿附近的区域，干扰线上的分布电容会感应出时变的电场，而受害线处于这个电场里面， 所以变化的电场会在受害线上产生感应电流。可以把信号的边沿看成是沿干扰线移动的电流源，在它移动的过程中，通过电容耦合不断地在受害线上产生电流噪声。

⑸ 比较专业的解释一下高频模拟电路，低频模拟电路和数字电路

首先关于数电和模电：先一句话概括模电 就是处理模拟信号的电路，数电 就是处理数字信号的电路。

由自然界 产生的信号 ，基本是模拟信号（比如我们听到一段声音，看到的一段图像），他是时变信号，这种信号在他的度量连续范围内，可以取得 任意值。

而数字信号也是时变信号，但他在任意时刻只呈现两种离散值（可以定义为"0"和"1"，,或者"真"和"假"，或者"开"，"关"等等任意定义）中的 一个值！
然而数字系统的原始输入并不是刚好是 0，1或者 真、假 这样的逻辑输入。而是把真实模拟信号量化。也就是规定一定范围的信号为“0”，规定一段信号的范围为“1”，即 称为划定了门限。
这样把模拟量转化成逻辑量，按一定编码规则记录了真实的模拟信息。
所以数字电路电路的本质其实就是 开关电路 因为用 开和关 就可以表示两个逻辑信号。数电的最基本器件——门电路，就是由开关电路组成的。

所以数电与模电相比的主要优势在：
1.数字系统更易于设计：因为开关电路不必考虑 精确的电流电压大小值，只考虑高低也就是范围。
2.精度高，抗干扰性强:信号数字化保存之后，精度不会损失。比真实模拟信号好保存。
3.可编程性好：模拟电路也可编程，但不用想也知道会多复杂。。。
4.集成度更高：开关电路比 千遍万化的模拟电路更容易集成化，没有那么多电容、电感等元件 ，主要有 CMOS晶体管组成，集成成本低。易于保存。

同样数电有明显缺点：
1.现实世界 主要是模拟量；
2.处理数字信号花费时间：要采样、量化、编码。。。。

经过以上分析已经能够发现一个问题了，那就是
一个数字系统输入是真实模拟信号，同样人在接受数字系统的输出信号 也只能识别经过解码还原出来模拟的信号。
其实这输入和输出的模拟信号也不是真正的原始真实世界的信号 是必须经过加工，处理了的模拟信号。简单说模拟信号也必须满足一定条件才能 进行数模 、模数转换。
所以事实证明 不管数字电路如何先进 ，模拟电路的作用很难，甚至不可能被相应的数字电路所替代！

关于高频和低频：
首先电路设计的高频和无线电通信里划分的那个高频电磁波（HF波段）是两码事！
为什么电路里要分高频，低频？ 因为：

1.高频时半导体元件元件特性会与低频时候发生改变：高频信号下，半导体的PN结形成空间电荷区里，空间电荷因为PN结外加电压变化而快速变化，引起充放电效应明显， 即产生了在低频下可忽视的PN结电容效应，直接导致电路发生了改变，低频电路的晶体管电路模型不再适用。
2.在高频时候，电子元件产生的噪声影响会加剧。高频和低频时的噪声类型也不同。模拟电路里噪声处理是非常重要的一环。
3.高频产生的电共振效应，即谐振现象，引出了有别于低频的电路设计方式。
4.元件寄生效应：类似PN结电容效应那样 频率搞到一定程度导线之间，导线和电路板之间，以及各元件之间，也会引起电容效应。同时高频产生磁场效应，使得 导线自身、各元件自身会产生寄生电感效应。
5.趋肤效应：当通过导体的电流频率升高，产生交变磁场，由洛伦茨作用产生了阻碍电流变化的感应电场，有磁场分布关系可以知道这个感应电场在导体中心最强，而趋于导体表面减弱。这导致了高频时导体电流只能在导体表面传播，交流电阻变大。
6.高频辐射效应：频率高到一定程度 由于能量辐射到空气中，电流减小，相当于高频电阻增加。

那么究竟什么是高频呢？电路里高于音频（20k）就是高频，他的上限是个什么范围呢？其实他没有确定的范围！
一种看法是 只要还能用集总参数，即 电“路”的方法来分析电路就仍然是高频。
也就是说他是一个相对的概念。
我们知道当电路的几何尺寸与信号的波长长度相当时
传统电路的集总参数电路定律（如欧姆定律等）就不再适用了，这时候要用麦克斯韦方程组的方法来分析电路。

但是，假如：对于 频率 3GHZ 的微波信号 （波长 = 光速/频率），波长为10毫米 。
如果把电路几何尺寸做的非常小，电路集成在不到10毫米的基片上 ，
使得电路几何尺寸任然可以远小于信号波长
那么我们仍然可以用 “路”的方法来分析电路。

所以"高频"在电路里是个模糊概念。

至于数字电路里 我已经揭示了 数字电路本质是开关电路 ，我们不用频率高低来划分，而用 开关 的速度来划分，即常听到 “高速、低速”数字电路的说法了。
但事实上高速数字电路与模拟高频电路确实存在知识的交叉点。

以上OVER!

补充问题回答：频率当然是电路所处理的信号频率了（电路里信号可以是电压也可以是电流形式，甚至电磁波的形式，具体看什么样的电路啦）

总之电路设计的高频就是20khz以上的信号，至于上限范围是没有确定义，是相对的概念，所以高频的范围很大的。

无线电波里高频 商业划分的 HF波段： 3M-30M HZ 的电磁波

⑹ 什么是高速PCB

PCB布线
在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的， 在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前， 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行， 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。
自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定， 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速地把短线连通， 然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线，以改进总体效果。
对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了， 它浪费了许多宝贵的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用， 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会， 才能得到其中的真谛。

1 电源、地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。
对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因， 现只对降低式抑制噪音作以表述：
（1）、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
（2）、尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm,最经细宽度可达0.05～0.07mm,电源线为1.2～2.5 mm
对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)
（3）、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。

2 数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。
数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。

3 信号线布在电（地）层上
在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

4 大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如：①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heat shield）俗称热焊盘（Thermal），这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。

5 布线中网络系统的作用
在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。
标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6 设计规则检查（DRC）
布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面：

（1）、线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。
（2）、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
（3）、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。
（4）、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。
（5）后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。
（6）对一些不理想的线形进行修改。
（7）、在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。
（8）、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。

第二篇 PCB布局
在设计中，布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果，因此可以这样认为，合理的布局是PCB设计成功的第一步。
布局的方式分两种，一种是交互式布局，另一种是自动布局，一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整，在布局时还可根据走线的情况对门电路进行再分配，将两个门电路进行交换，使其成为便于布线的最佳布局。在布局完成后，还可对设计文件及有关信息进行返回标注于原理图，使得PCB板中的有关信息与原理图相一致，以便在今后的建档、更改设计能同步起来, 同时对模拟的有关信息进行更新，使得能对电路的电气性能及功能进行板级验证。

--考虑整体美观
一个产品的成功与否，一是要注重内在质量，二是兼顾整体的美观，两者都较完美才能认为该产品是成功的。
在一个PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。

--布局的检查
印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符？能否符合PCB制造工艺要求？有无定位标记？
元件在二维、三维空间上有无冲突？
元件布局是否疏密有序，排列整齐？是否全部布完？
需经常更换的元件能否方便的更换？插件板插入设备是否方便？
热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离？
调整可调元件是否方便？
在需要散热的地方，装了散热器没有？空气流是否通畅？
信号流程是否顺畅且互连最短？
插头、插座等与机械设计是否矛盾？
线路的干扰问题是否有所考虑？

第三篇 高速PCB设计
（一）、电子系统设计所面临的挑战

随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高，电子系统设计师们正在从事100MHZ以上的电路设计，总线的工作频率也已经达到或者超过50MHZ，有的甚至超过100MHZ。目前约50% 的设计的时钟频率超过50MHz，将近20% 的设计主频超过120MHz。
当系统工作在50MHz时，将产生传输线效应和信号的完整性问题；而当系统时钟达到120MHz时，除非使用高速电路设计知识，否则基于传统方法设计的PCB将无法工作。因此，高速电路设计技术已经成为电子系统设计师必须采取的设计手段。只有通过使用高速电路设计师的设计技术，才能实现设计过程的可控性。

（二）、什么是高速电路

通常认为如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量（比如说1／3），就称为高速电路。
实际上，信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高，是信号快速变化的上升沿与下降沿（或称信号的跳变）引发了信号传输的非预期结果。因此，通常约定如果线传播延时大于1/2数字信号驱动端的上升时间，则认为此类信号是高速信号并产生传输线效应。
信号的传递发生在信号状态改变的瞬间，如上升或下降时间。信号从驱动端到接收端经过一段固定的时间，如果传输时间小于1/2的上升或下降时间，那么来自接收端的反射信号将在信号改变状态之前到达驱动端。反之，反射信号将在信号改变状态之后到达驱动端。如果反射信号很强，叠加的波形就有可能会改变逻辑状态。

（三）、高速信号的确定

上面我们定义了传输线效应发生的前提条件，但是如何得知线延时是否大于1/2驱动端的信号上升时间？ 一般地，信号上升时间的典型值可通过器件手册给出，而信号的传播时间在PCB设计中由实际布线长度决定。下图为信号上升时间和允许的布线长度(延时)的对应关系。
PCB 板上每单位英寸的延时为 0.167ns.。但是，如果过孔多，器件管脚多，网线上设置的约束多，延时将增大。通常高速逻辑器件的信号上升时间大约为0.2ns。如果板上有GaAs芯片，则最大布线长度为7.62mm。
设Tr 为信号上升时间， Tpd 为信号线传播延时。如果Tr≥4Tpd，信号落在安全区域。如果2Tpd≥Tr≥4Tpd，信号落在不确定区域。如果Tr≤2Tpd，信号落在问题区域。对于落在不确定区域及问题区域的信号，应该使用高速布线方法。

（四）、什么是传输线

PCB板上的走线可等效为下图所示的串联和并联的电容、电阻和电感结构。串联电阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot，因为绝缘层的缘故，并联电阻阻值通常很高。将寄生电阻、电容和电感加到实际的PCB连线中之后，连线上的最终阻抗称为特征阻抗Zo。线径越宽，距电源/地越近，或隔离层的介电常数越高，特征阻抗就越小。如果传输线和接收端的阻抗不匹配，那么输出的电流信号和信号最终的稳定状态将不同，这就引起信号在接收端产生反射，这个反射信号将传回信号发射端并再次反射回来。随着能量的减弱反射信号的幅度将减小，直到信号的电压和电流达到稳定。这种效应被称为振荡，信号的振荡在信号的上升沿和下降沿经常可以看到。

（五）、传输线效应

基于上述定义的传输线模型，归纳起来，传输线会对整个电路设计带来以下效应。
• 反射信号Reflected signals
• 延时和时序错误Delay & Timing errors
• 多次跨越逻辑电平门限错误False Switching
• 过冲与下冲Overshoot/Undershoot
• 串扰Inced Noise (or crosstalk)
• 电磁辐射EMI radiation

5.1 反射信号
如果一根走线没有被正确终结(终端匹配)，那么来自于驱动端的信号脉冲在接收端被反射，从而引发不预期效应，使信号轮廓失真。当失真变形非常显著时可导致多种错误，引起设计失败。同时，失真变形的信号对噪声的敏感性增加了，也会引起设计失败。如果上述情况没有被足够考虑，EMI将显著增加，这就不单单影响自身设计结果，还会造成整个系统的失败。
反射信号产生的主要原因：过长的走线；未被匹配终结的传输线，过量电容或电感以及阻抗失配。

5.2 延时和时序错误
信号延时和时序错误表现为：信号在逻辑电平的高与低门限之间变化时保持一段时间信号不跳变。过多的信号延时可能导致时序错误和器件功能的混乱。
通常在有多个接收端时会出现问题。电路设计师必须确定最坏情况下的时间延时以确保设计的正确性。信号延时产生的原因：驱动过载，走线过长。

5.3 多次跨越逻辑电平门限错误
信号在跳变的过程中可能多次跨越逻辑电平门限从而导致这一类型的错误。多次跨越逻辑电平门限错误是信号振荡的一种特殊的形式，即信号的振荡发生在逻辑电平门限附近，多次跨越逻辑电平门限会导致逻辑功能紊乱。反射信号产生的原因：过长的走线，未被终结的传输线，过量电容或电感以及阻抗失配。

5.4 过冲与下冲
过冲与下冲来源于走线过长或者信号变化太快两方面的原因。虽然大多数元件接收端有输入保护二极管保护，但有时这些过冲电平会远远超过元件电源电压范围，损坏元器件。

5.5 串扰
串扰表现为在一根信号线上有信号通过时，在PCB板上与之相邻的信号线上就会感应出相关的信号，我们称之为串扰。
信号线距离地线越近，线间距越大，产生的串扰信号越小。异步信号和时钟信号更容易产生串扰。因此解串扰的方法是移开发生串扰的信号或屏蔽被严重干扰的信号。
5.6 电磁辐射
EMI(Electro-Magnetic Interference)即电磁干扰，产生的问题包含过量的电磁辐射及对电磁辐射的敏感性两方面。EMI表现为当数字系统加电运行时，会对周围环境辐射电磁波，从而干扰周围环境中电子设备的正常工作。它产生的主要原因是电路工作频率太高以及布局布线不合理。目前已有进行 EMI仿真的软件工具，但EMI仿真器都很昂贵，仿真参数和边界条件设置又很困难，这将直接影响仿真结果的准确性和实用性。最通常的做法是将控制EMI的各项设计规则应用在设计的每一环节，实现在设计各环节上的规则驱动和控制。

（六）、避免传输线效应的方法
针对上述传输线问题所引入的影响，我们从以下几方面谈谈控制这些影响的方法。

6.1 严格控制关键网线的走线长度
如果设计中有高速跳变的边沿，就必须考虑到在PCB板上存在传输线效应的问题。现在普遍使用的很高时钟频率的快速集成电路芯片更是存在这样的问题。解决这个问题有一些基本原则：如果采用CMOS或TTL电路进行设计，工作频率小于10MHz，布线长度应不大于7英寸。工作频率在50MHz布线长度应不大于1.5英寸。如果工作频率达到或超过75MHz布线长度应在1英寸。对于GaAs芯片最大的布线长度应为0.3英寸。如果超过这个标准，就存在传输线的问题。

6.2 合理规划走线的拓扑结构
解决传输线效应的另一个方法是选择正确的布线路径和终端拓扑结构。走线的拓扑结构是指一根网线的布线顺序及布线结构。当使用高速逻辑器件时，除非走线分支长度保持很短，否则边沿快速变化的信号将被信号主干走线上的分支走线所扭曲。通常情形下，PCB走线采用两种基本拓扑结构，即菊花链(Daisy Chain)布线和星形(Star)分布。
对于菊花链布线，布线从驱动端开始，依次到达各接收端。如果使用串联电阻来改变信号特性，串联电阻的位置应该紧靠驱动端。在控制走线的高次谐波干扰方面，菊花链走线效果最好。但这种走线方式布通率最低，不容易100%布通。实际设计中，我们是使菊花链布线中分支长度尽可能短，安全的长度值应该是：Stub Delay <= Trt *0.1.
例如，高速TTL电路中的分支端长度应小于1.5英寸。这种拓扑结构占用的布线空间较小并可用单一电阻匹配终结。但是这种走线结构使得在不同的信号接收端信号的接收是不同步的。
星形拓扑结构可以有效的避免时钟信号的不同步问题，但在密度很高的PCB板上手工完成布线十分困难。采用自动布线器是完成星型布线的最好的方法。每条分支上都需要终端电阻。终端电阻的阻值应和连线的特征阻抗相匹配。这可通过手工计算，也可通过CAD工具计算出特征阻抗值和终端匹配电阻值。

在上面的两个例子中使用了简单的终端电阻，实际中可选择使用更复杂的匹配终端。第一种选择是RC匹配终端。RC匹配终端可以减少功率消耗，但只能使用于信号工作比较稳定的情况。这种方式最适合于对时钟线信号进行匹配处理。其缺点是RC匹配终端中的电容可能影响信号的形状和传播速度。
串联电阻匹配终端不会产生额外的功率消耗，但会减慢信号的传输。这种方式用于时间延迟影响不大的总线驱动电路。 串联电阻匹配终端的优势还在于可以减少板上器件的使用数量和连线密度。
最后一种方式为分离匹配终端，这种方式匹配元件需要放置在接收端附近。其优点是不会拉低信号，并且可以很好的避免噪声。典型的用于TTL输入信号(ACT, HCT, FAST)。
此外，对于终端匹配电阻的封装型式和安装型式也必须考虑。通常SMD表面贴装电阻比通孔元件具有较低的电感，所以SMD封装元件成为首选。如果选择普通直插电阻也有两种安装方式可选：垂直方式和水平方式。
垂直安装方式中电阻的一条安装管脚很短，可以减少电阻和电路板间的热阻，使电阻的热量更加容易散发到空气中。但较长的垂直安装会增加电阻的电感。水平安装方式因安装较低有更低的电感。但过热的电阻会出现漂移，在最坏的情况下电阻成为开路，造成PCB走线终结匹配失效，成为潜在的失败因素。

6.3 抑止电磁干扰的方法
很好地解决信号完整性问题将改善PCB板的电磁兼容性(EMC)。其中非常重要的是保证PCB板有很好的接地。对复杂的设计采用一个信号层配一个地线层是十分有效的方法。此外，使电路板的最外层信号的密度最小也是减少电磁辐射的好方法，这种方法可采用"表面积层"技术"Build-up"设计制做PCB来实现。表面积层通过在普通工艺 PCB 上增加薄绝缘层和用于贯穿这些层的微孔的组合来实现 ，电阻和电容可埋在表层下，单位面积上的走线密度会增加近一倍，因而可降低 PCB的体积。PCB 面积的缩小对走线的拓扑结构有巨大的影响，这意味着缩小的电流回路，缩小的分支走线长度，而电磁辐射近似正比于电流回路的面积；同时小体积特征意味着高密度引脚封装器件可以被使用，这又使得连线长度下降，从而电流回路减小，提高电磁兼容特性。

6.4 其它可采用技术
为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲，应该为集成电路芯片添加去耦电容。这可以有效去除电源上的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射。
当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时，其平滑毛刺的效果最好。这就是为什么有一些器件插座上带有去耦电容，而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小。
任何高速和高功耗的器件应尽量放置在一起以减少电源电压瞬时过冲。
如果没有电源层，那么长的电源连线会在信号和回路间形成环路，成为辐射源和易感应电路。
走线构成一个不穿过同一网线或其它走线的环路的情况称为开环。如果环路穿过同一网线其它走线则构成闭环。两种情况都会形成天线效应(线天线和环形天线)。天线对外产生EMI辐射，同时自身也是敏感电路。闭环是一个必须考虑的问题，因为它产生的辐射与闭环面积近似成正比。

结束语
高速电路设计是一个非常复杂的设计过程，ZUKEN公司的高速电路布线算法(Route Editor)和EMC/EMI分析软件(INCASES,Hot-Stage)应用于分析和发现问题。本文所阐述的方法就是专门针对解决这些高速电路设计问题的。此外，在进行高速电路设计时有多个因素需要加以考虑，这些因素有时互相对立。如高速器件布局时位置靠近，虽可以减少延时，但可能产生串扰和显著的热效应。因此在设计中，需权衡各因素，做出全面的折衷考虑；既满足设计要求，又降低设计复杂度。高速PCB设计手段的采用构成了设计过程的可控性，只有可控的，才是可靠的，也才能是成功的！
参考资料：高速PCB设计指南

⑺ 数字电路设计

1、与非门实现与非功能，即L=-(A·B)【用-表示非】
A、B先与
再求非,输入同时为1输出才为0，否则为1(0的屏蔽作用)。真值表如下:
A
B
L
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
异或门L=A(+)B,输入不同则输出为1，否则为0(可用于半加器设计)，真值表如下:
A
B
L
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
全加器能进行加数，被加数和地位来的进位信号相加，并根据求和结果给出该位的进位信号。真值表如下:(Ci为低位进位信号
Co为进位信号
S为和)
A
B
Ci
Co
S
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
2、TTL门电路的空载功耗与CMOS门的静态功耗相比，是较大的，约为数十毫瓦(mw)而后者仅约为几十纳(10-9)瓦;
速度上通常以为TTL门的速度高于CMOS门电路。影响
TTL门电路工作速度的主要因素是电路内部管子的开关特性、电路结构及内部的各电阻阻数值。
集成门电路多余输入端一般不让悬空(如TTL与非门输入端悬空可以相当于高电平)，以防止干扰信号的引入。处理以不改变电路工作状态和稳定可靠为原则。有以下方法:1、把多余端和其他输入端连在一起;2、根据逻辑要求可以将“与门”或者“与非门”的多余输入端通过1-3千欧的电阻接正电源。将“或门”
“或非门”多余端接地。
高速电路应采用第二种方法。
3、我做实验结果是:其余输入端为高电平(逻辑1)时，连续脉冲能通过，但是有半个周期的时移(由于“非”功能的作用);其余输入端为低电平(逻辑0)时，输出一直为高电平。
希望对你有帮助，有疑问q我
273158963，互相学习。
祝你学习愉快!!~

⑻ 《高速数字电路设计》 即网上流传的黑魔书 有实体版么

英文原版书名:
High-Speed Digital Design: A Handbook of Black Magic
国内不一定有卖。

中文版：
《高速数字设计》
(美)Howard Johnson, Martin Graham 著
沈 立、朱来文、陈宏伟 等译
王 强 审校
电子工业出版社
统一书号：ISBN 7-5053-9909-8
中国版本图书馆CIP数据核字（2004）第041101号

⑼ 数字电路主要讲什么内容，对硬件设计有帮助吗

数字电路主要讲的内容：
1.
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。
2.
由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。
3.
现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。
4.
逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。
5.
存储器是用来存储二进制数据的数字电路。
6.
从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
对硬件设计的帮助：
数字电路设计，是硬件设计的一部分。

⑽ 高速pcb设计需要注意哪些问题

问题太多了，一句两句也说不清，自己看吧。
高速PCB设计指南之一
第一篇 PCB布线
在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而
做的， 在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细，工作量最大.PCB布线有
单面布线， 双面布线及多层布线.布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线，在自动
布线之前， 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避
免相邻平行， 以免产生反射干扰.必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平
行容易产生寄生耦合.
自动布线的布通率，依赖于良好的布局，布线规则可以预先设定， 包括走线的弯曲次数，
导通孔的数目，步进的数目等.一般先进行探索式布经线，快速地把短线连通， 然后进行
迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优化，它可以根据需要断开已布的线. 并
试着重新再布线，以改进总体效果.
对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了， 它浪费了许多宝贵的布线通道，
为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的作用， 还省出许多布线
通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善，PCB 板的设计过程是一个复杂而
又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电子工程设计人员去自已体会， 才能得到其
中的真谛.
1 电源，地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源， 地线的考虑不周到而引起的干
扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率.所以对电， 地线的布线要认真
对待，把电，地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量.
对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因，
现只对降低式抑制噪音作以表述:
(1)，众所周知的是在电源，地线之间加上去耦电容.
(2)，尽量加宽电源，地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是:地线>电源线>
信号线，通常信号线宽为:0.2~0.3mm，最经细宽度可达0.05~0.07mm，电源线为1.2~2.5 mm
对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路， 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不
能这样使用)
(3)，用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.或
是做成多层板，电源，地线各占用一层.
2 数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路)，而是由数字电路和模拟电路混
合构成的.因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰.
数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感
的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行
处理数，模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只
是在PCB与外界连接的接口处(如插头等).数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一
个连接点.也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定.
高速PCB设计指南
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3 信号线布在电(地)层上
在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多加层数就会造成
浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电(地)
层上进行布线.首先应考虑用电源层，其次才是地层.因为最好是保留地层的完整性.
4 大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地(电)中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要进行综合的考
虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的焊接装配就存在一些不良
隐患如:①焊接需要大功率加热器.②容易造成虚焊点.所以兼顾电气性能与工艺需要，做
成十字花焊盘，称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal)，这样，可使在焊接时
因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少.多层板的接电(地)层腿的处理相同.
5 布线中网络系统的作用
在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的.网格过密，通路虽然有所增加，但步
进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类
电子产品的运算速度有极大的影响.而有些通路是无效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安
装孔，定们孔所占用的等.网格过疏，通路太少对布通率的影响极大.所以要有一个疏密合
理的网格系统来支持布线的进行.
标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm)，所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸
(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数，如:0.05英寸，0.025英寸，0.02英寸等.
6 设计规则检查(DRC)
布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制
定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面:
(1)，线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距
离是否合理，是否满足生产要求.
(2)，电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗) 在PCB
中是否还有能让地线加宽的地方.
(3)，对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被
明显地分开.
(4)，模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线.
(5)后加在PCB中的图形(如图标，注标)是否会造成信号短路.
(6)对一些不理想的线形进行修改.
(7)，在PCB上是否加有工艺线 阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字
符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量.
(8)，多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短。