数字电路中的△I噪声研究

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随着数字电路向高集成度、高性能、高速度、低工作电压、低功耗等方向发展,数字电路中的△I噪声已逐步成为数字系统的主要噪声源之一,有关△I噪声的特性和抑制△1噪声的电路设计方法即成为一个亟待系统、深入研究的领域。 论文以目前数字电路中最具代表性的TTL和CMOS为研究对象,从分析数字设计的核心—反相器的电路结构和工作过程入手,采用定性分析与定量分析相结合、理论分析与测试或仿真相结合的研究方法。研究了TTL和CMOS中△I噪声的产生过程、基本特点和主要危害。研究了在电路设计过程中抑制△I噪声的两项重要技术,一是对PCB板层布局优化抑制△I噪声进行了分析与测试,二是对去耦电容器抑制△I噪声的应用技术进行了分析与仿真。 结果表明:△I噪声是由数字电路的电路结构和工作过程决定的(是固有的),数字电路中不同单元产生的△I噪声会发生叠加,△I噪声是主要与数字电路的速度有关的宽带噪声源,△I噪声同时产生传导骚扰和辐射骚扰。△I噪声主要造成数字系统的电源电压波动、电路内部噪声、输出波形畸变和传播延迟、功耗增加、辐射发射等危害。优化的PCB板层布局和合理的去耦设计对抑制△I噪声效果明显。 论文的研究结论可作为现代数字系统的EMC研究与应用的基础。
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