花文俊
(河南省駐馬店財經(jīng)學(xué)校,河南駐馬店,463000)
當(dāng)前,在技術(shù)的推動下,電路的集成度越來越高,同時電路的設(shè)計水平不斷完善,這不僅提升了信號的傳輸效率,同時也改善了信號的傳輸質(zhì)量。但由于信號在傳輸速度提升的過程中噪聲的存在,影響了信號的傳輸效率。因此研究高速數(shù)字電路信號傳輸,并采取針對性的措施做好噪聲的抑制工作,對于進(jìn)一步推動電路的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。
針對于數(shù)字電子技術(shù),對于其優(yōu)勢而言,最大的優(yōu)勢是該技術(shù)是由數(shù)字組合形成的,然而,這些數(shù)字的組合,主要是基于 0 到 9 之間的數(shù)。因此,基于計算機(jī),在編碼過程中采用二進(jìn)制的方式,能很容易就能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),具體而言,就是計算機(jī)與數(shù)字信號之間的連接。對于信息的保存來說,借助于數(shù)字信號,可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理,同時,在信號轉(zhuǎn)換過程中,或者處理數(shù)字的過程中,對于數(shù)字電子技術(shù)而言,較為容易使用,而且可極大提高處理及轉(zhuǎn)換的速率,通過該技術(shù)的作用,有助于實現(xiàn)智能化的通信網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)下發(fā)展形勢下,高效率、高質(zhì)量的工作狀態(tài),在很大程度上,主要基于通信網(wǎng)絡(luò),而通信網(wǎng)絡(luò)的使用。
針對于數(shù)字信息而言,在進(jìn)行傳播的過程中,主要基于數(shù)字信號,數(shù)字信號在傳播中,具有很多優(yōu)勢,比如能在較短時間內(nèi)傳播、傳播中處于靜止?fàn)顟B(tài)等。值得一提的是,數(shù)字信號除了具有靜音的優(yōu)勢,而且具有較強的抗干擾能力,通過該優(yōu)勢,在傳播數(shù)字信號時,可有效抵抗外界因素的干擾,而且對于信息的傳播來說,有助于提高其傳播速度,傳播的信息更加精準(zhǔn)。在遠(yuǎn)距離傳輸信號方面,數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。在對信號進(jìn)行保存時,只需通過簡單的運算程序,將所需傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行轉(zhuǎn)化,促使信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的形式,并經(jīng)過添加秘密來運送,通過這樣的方式,不僅便于儲存數(shù)字信號,而且在很大程度上,可確保輸送的安全性。
對于高速數(shù)字的信號傳輸質(zhì)量與以下幾個方面有關(guān):第一,傳輸線的質(zhì)量;第二,信號傳輸?shù)倪^程中,反射的基本情況;第三,串?dāng)_對信號傳輸?shù)挠绊?。由于不同情況下,信號傳輸?shù)馁|(zhì)量受到的影響因素存在差異,因此在實際工作中,需要綜合考量信號傳輸?shù)挠绊懸蛩兀瑥亩皶r采取有效的措施提升數(shù)字信號的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。
在科學(xué)技術(shù)的推動下,高速數(shù)字電路應(yīng)運而生,這種傳輸方式屬于一種新型的電路傳輸方式,并且信號在傳輸?shù)倪^程中存在相當(dāng)復(fù)雜的過程。對于整個傳輸路徑的設(shè)計,不僅需要以專業(yè)的電路理論知識為基礎(chǔ),同時還應(yīng)該重點考慮信號的衰減情況,并采取有效的措施保證信號的完成性,從而保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。對于高速數(shù)字電路信號的傳輸而言,傳輸線非常重要,通常情況下,信號傳輸需要以印刷電路板為主要載體,這一器件的集成度相對較高,通常是由一層介質(zhì)或者多層介質(zhì)構(gòu)成,并包括信號層、電源層以及底層的結(jié)構(gòu)。由于當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,印刷電路板的集成度越來越高,并且精度不斷提升。對于不同的層次而言,需要使用傳輸線、器件以及電源等完成連接。而在信號傳輸過程中使用的傳輸線,與器件中包含的電阻、電容以及電感存在一定的相似之處。
在特定的環(huán)境中,由于傳輸線的獨特性其也會呈現(xiàn)出相對特殊的電氣特性,主要是借助電容和電感表現(xiàn)出來。對于高速數(shù)字電路的應(yīng)用設(shè)計,需要對傳輸線進(jìn)行合理選擇,從而在提升信號傳輸速度的同時,保證信號的完整性。
在高速數(shù)字電路的信號傳輸過程中,反射是還原信號的重要方式。在信號傳輸?shù)倪^程中,每個點都存在瞬態(tài)阻抗,假如傳輸線屬于可控制的阻抗,瞬時阻抗可以在信號傳輸?shù)倪^程中保持不變,那么可以認(rèn)為這種阻抗與傳輸線的功能相同。在這種條件下,整個信號傳輸過程中,信號的發(fā)射也基本處于一個穩(wěn)定不變的狀態(tài)。如果在傳輸過程中出現(xiàn)瞬時阻抗突變的情況,部分信號就會發(fā)生變化,在傳播過程中出現(xiàn)不同程度的折射和衰減現(xiàn)象,從而導(dǎo)致信號出現(xiàn)不同程度的失真。需要注意的是,在出現(xiàn)折射和衰減的過程中,信號被分成了幾個部分,一部分沿著原來的途徑傳輸,另一部分發(fā)生折射,因此最終能接收一定的信號,只是信號的完整性以及質(zhì)量不能保證。因此,從一定程度而言,反射屬于信號傳輸中的有效標(biāo)識,也是造成出現(xiàn)信號抑制的重要原因。由于反射問題的存在導(dǎo)致的信號波動,會影響噪聲情況,從而使電路出現(xiàn)不同程度的錯誤情況。就當(dāng)前的研究可以發(fā)現(xiàn),信號的反射是一種常見的問題,需要相關(guān)的技術(shù)人員提高重視程度,并且這種問題并不會受到地域的限制,在任何地方都有可能發(fā)生。
在高速數(shù)字電路的信號傳輸過程中,串?dāng)_也是一種常見的問題,通常在信號的傳輸過程中,存在兩個路徑,在傳輸路徑過程中存在一定程度的電磁效應(yīng),但這種效應(yīng)較為明顯時,就會對整個信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率造成影響,形成這種問題的主要原因在于邊緣唱的耦合作用。通常可以將串?dāng)_分成兩種形式,一種是電容性的串?dāng)_,另一種是電感性的串?dāng)_。造成這種串?dāng)_問題的原因在于電場或者磁場發(fā)生了一定的耦合。按照傳播方向的差異,又可以將其分為近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_,在高速數(shù)字電路中,串?dāng)_是客觀存在的,電流的存在就會形成一定的磁場和電場,因此電磁感應(yīng)對整個信號的影響也是必然的。這種現(xiàn)象的客觀存在也為高速電路的信號質(zhì)量控制設(shè)計工作帶來了一定的困難。因此整個電路的設(shè)計工作需要明確串?dāng)_的影響,并積極采取有效的措施降低其對信號傳輸?shù)挠绊?。通常情況下,對于高速數(shù)字電路的設(shè)計工作,會在布線設(shè)計、板線連接以及封裝等過程進(jìn)行處理。具體的可以增加線與線之間的距離,降低電磁效應(yīng),控制好耦合的長度,降低耦合的影響。并使用低介質(zhì)常數(shù)的材料。對于串?dāng)_問題嚴(yán)重的線路,需要及時進(jìn)行隔離處理,從而降低對信號的影響。需要注意的是,在實際電路設(shè)計過程中,還要充分考慮電路的集成度以及設(shè)計工程的需要情況,并綜合成本對線路的材質(zhì)、布線以及間距進(jìn)行選擇,必要時需要作出一定的取舍,從而保證信號傳輸?shù)目傮w效益。
就當(dāng)前高速數(shù)字電路信號傳輸過程中的影響因素而言,可以從以下幾個方面入手,進(jìn)行處理,從而提升信號的傳輸速率和質(zhì)量,提升噪聲抑制水平,促進(jìn)我國數(shù)字電路的進(jìn)一步發(fā)展。第一,對內(nèi)部設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化;第二,合理分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。
由于高速數(shù)字電路傳輸過程中噪聲的影響較大,不僅降低傳輸速率,同時也會影響信號的質(zhì)量,因此在對數(shù)字電路進(jìn)行設(shè)計的過程中,需要重視噪聲對信號的影響,對于不同的系統(tǒng)而言,需要根據(jù)傳輸?shù)男枰?,對?nèi)部的元件進(jìn)行調(diào)整,從而保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性。就電路的容積而言,對整個電路功能的發(fā)揮具有直接影響。尤其是對噪聲處理,需要重視內(nèi)部的優(yōu)化設(shè)計,從而配置好元器件和線路之間的關(guān)系,改善信號的傳輸質(zhì)量。具體需要做好以下幾個方面的工作:第一,在電路板的內(nèi)板進(jìn)行設(shè)計時,需要重視對器件的布局設(shè)計,既要滿足集成度的需要,還應(yīng)該有效控制元器件之間存在的電磁等影響,從而合理控制元件的密度。并且保證不同的元器件都能夠進(jìn)行及時的通風(fēng),保證透氣性良好,從而在確保傳輸信號質(zhì)量的同時,保證元器件的使用壽命。第二,重視對電路系統(tǒng)的優(yōu)化,尤其是散熱情況需要提升重視,保證電源供電的穩(wěn)定性,有效避免出現(xiàn)局部過熱的情況,避免高溫高壓的出現(xiàn),影響元件的性能。第三,在內(nèi)部優(yōu)化設(shè)計的過程中,需要做好配線的安裝工作,盡可能降低電磁耦合效應(yīng),減少公共阻抗,從而有效避免噪聲的出現(xiàn)。第四,適當(dāng)做好接地的設(shè)計,保證電路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。
對于高速電路的設(shè)計優(yōu)化而言,還需要做好電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分配工作,具體可以采取以下幾種方式改善電路中的噪聲情況:第一,對于中高壓電路而言,需要重視感應(yīng)噪聲的位置,盡量選擇使用金屬屏蔽的方式,依靠電子裝置、引線以及遠(yuǎn)距離的輸入和輸出進(jìn)行處理,從而在一定程度上降低信號的傳輸長度,降低信號傳輸?shù)淖杩?,從而有效避免信號的衰減。第二,對于磁場引發(fā)的噪聲問題,需要選擇具有電磁感應(yīng)的電力線,通過合理擺放電線的方式,有效消減電磁感應(yīng)現(xiàn)象,降低對信號傳輸?shù)挠绊?。第三,對于火花放電噪聲而言,這也是影響信號質(zhì)量和傳輸?shù)闹匾蛩?。需要設(shè)計人員及時采用隔離的方式進(jìn)行處理。
就以上幾種噪聲問題,在處理的過程中,需要結(jié)合實際情況,根據(jù)工程的實際需要,以及成本的控制情況,采取有效的措施控制相關(guān)因素對信號傳輸?shù)挠绊?。?dāng)前就高速電路的發(fā)展而言,噪聲的存在也成為重要問題,因此做好噪聲的抑制工作有利于進(jìn)一步提升電路設(shè)計水平,保證信號傳輸。從而推動我國電子技術(shù)和集成電路的進(jìn)一步發(fā)展。
綜上所述,就當(dāng)前而言,高速數(shù)字電路在科技的推動下日新月異,但高速電路信號傳輸過程中涉及到的信號質(zhì)量問題也逐漸受到人們的重視。結(jié)合當(dāng)前信號傳輸中的主要影響因素,及時采取有效的措施進(jìn)行處理,客觀看待噪聲的存在,綜合材料、設(shè)計以及成本因素,對電路進(jìn)行不斷優(yōu)化,才能為我國高速數(shù)字電路的發(fā)展提供助力。