讓我們看一下當前數(shù)字設(shè)計中信號劣化的部分具體成因。為什么現(xiàn)在這些問題比過去幾年盛行得多了呢？

答案是速度。在“低速的舊時代”，保持可以接受的數(shù)字信號完整性只需注意細節(jié)就可以了，比如時鐘分配、信號路徑設(shè)計、噪聲余量、負荷影響、傳輸線效應(yīng)、總線端接、解耦和配電。所有這些規(guī)則仍然適用，但是今天，總線周期時間比20年前快了100倍！過去需要幾微秒的事務(wù)處理現(xiàn)在只需要幾納秒。為實現(xiàn)這種改進，邊沿速度也已經(jīng)加快，其比20年前快了100倍。這一切還好。然而，某些實際物理狀況使得電路板技術(shù)不能跟上發(fā)展步伐。芯片間總線的傳播時間在過去幾十年中幾乎一直沒有變化。當然，其尺寸已經(jīng)縮小，但仍需要為C器件、連接器、無源器件、當然還有總線軌跡本身提供電路板空間。這些空間匯聚成距離，而距離則意味著時間，這正是速度的天敵。

必需指出的是，數(shù)字信號的邊沿速度上升時間承載的頻率成分可以高于其重復(fù)速率表明的頻率。基于這一原因某些設(shè)計人員故意尋求上升時間相對“較慢”的C器件。集總電路模型一直是預(yù)測電路中信號特點使用的大多數(shù)計算的依據(jù)。但是，在邊沿速度比信號路徑延遲快4-6倍時，簡單的集總模型將不再適用。

在使用邊沿速率不到4-6納秒的信號驅(qū)動時，不管周期速率是多少，長僅6英寸的電路板軌跡變成了傳輸線。事實上，其創(chuàng)建了新的信號路徑。這些無形連接并沒有畫在示意圖上，然而卻為信號提供了以不可預(yù)測的方式相互影響的手段。

有時候，即使是探頭/儀器組合引入的錯誤也可能會給被測信號帶來重大影響。但是，通過對實測值應(yīng)用“平方和的均方根”公式，可以確定被測器件是否接近上升時間/下降時間故障。此外，最新的示波器工具采用專用濾波技術(shù)，反嵌測量系統(tǒng)對信號的影響，顯示邊沿時間及其它信號特點。同時，預(yù)計的信號路徑并沒有以預(yù)計的方式工作。地平面和電壓層（如上述信號軌跡）變成電感，工作方式類似于傳輸線，電源解耦的效果大大降低。EMI上升，因為邊沿速度越快，相對于總線長度產(chǎn)生的波長越短，串擾越高。此外，快速邊沿速度要求整體更高的生成電流。更高的電流一般會導(dǎo)致地電平彈跳，特別是在一次開關(guān)多個信號的寬總線上。而且，更高的電流會提高輻射的磁能量及串擾。

?

這些特點有哪些共同點呢？它們都是典型的模擬現(xiàn)象。為解決信號完整性問題，數(shù)字設(shè)計人員需要步入模擬領(lǐng)域。為邁出這一步，他們需要工具能夠顯示數(shù)字信號和模擬信號怎樣相互影響。數(shù)字錯誤通常源于模擬信號完整性問題。為追蹤數(shù)字問題的成因，通常必需打開示波器，示波器可以顯示波形細節(jié)、邊沿和噪聲，可以檢測和顯示瞬態(tài)信號，可以幫助您精確地測量定時關(guān)系，如建立時間和保持時間。通過觸發(fā)并行或串行數(shù)據(jù)流中的具休碼型，顯示在時間上與指定事件對應(yīng)的模擬信號，現(xiàn)代示波器可以幫助簡化調(diào)試過程。了解示波器內(nèi)部的每個系統(tǒng)及怎樣應(yīng)用這些系統(tǒng)，有助于有效地應(yīng)用示波器，處理具體的測量挑戰(zhàn)。

責任編輯：ct