如今,“高速电路”已成为电子工程师经常提到的一个术语,但是什么是高速电路呢?这确实是一个“熟悉的”和“模糊的”概念。实际上,工业界对高速电路没有统一的定义。通常,关于高速电路的定义有很多观点:智能电路板厂家认为,如果数字逻辑电路的频率达到或超过45MHZ-50MHZ,并且工作在此频率下。上面的电路已经占整个电子系统的一定比例(例如1/3),称为高速电路。有人认为高速电路与频率没有太大的联系,高速电路是否仅取决于其上升时间。有人认为,高速电路是我们几年没有接触过的电路,或者考虑到趋肤效应而可能发生。越来越多的人量化了高速的定义,即当电路中的数字信号在传输线上的延迟大于上升时间的1/2时,它被称为高速电路。本文还按照此定义作为考虑高速问题的标准。
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另外,有一个简单混用的“高频电路”概念。“高频”和“高速”有什么区别?对于高频,很多人的理解是更高的信号频率。尽管不能说这种观点是错误的,但是对于高速电子设计工程师而言,理解应当更为深刻,咱们除了关心信号的固有频率,还应当考虑信号发射时一起伴随发生的高阶谐波的影响,一般咱们运用下面这个公式来做界说信号的发射带宽,有时也称为EMI发射带宽:
F=1/(Tr*π),F是频率(GHz);Tr(纳秒)指信号的上升时间或下降时间。
通常当F>100MHz时,它可以称为高频电路。因此,在数字电路中,其是否为高频电路并不取决于信号频率的水平,而是主要取决于上升沿和下降沿。根据这个公式能够推算,当上升时间小于3.185ns左右的时候,咱们以为是高频电路。
对于大多数电子电路硬件设计工程师而言,没有必要坚持概念上的差异。应牢记“高速”的广义定义,即:如果在确保正确的电气连接的前提下电路仍不稳定,那么高性能工作需要特殊的布局,布线,匹配,屏蔽等处理,那么,这就是“高速”设计。