前段時間,一位外地研究所的同行朋友發(fā)來一張波形圖(圖 1),問是什么原因?qū)е碌倪@個上升沿和下降沿畸變。當時,簡單看了下就給了個答復(fù),說是端口電容和走線電感引起的問題。然后友人也沒細問,這事就過去了。不知道是不是有一點覺得還不算太熟悉,不好意思問太多,還是這個問題的影響不是很嚴重不考慮過份深究,反正總之當時就這樣放過去了。
昨晚,在從上?;乇本┑母哞F上,6 個小時的車程,前四個小時在睡覺,睡了個昏天黑地,醒來實在無聊,但又珍惜生命苦短,來日又不是可以肆無忌憚?chuàng)]霍般的很長,就打開電腦,分析了下這個問題,做了一個簡單的仿真。還原了該波形的發(fā)生機理。
一般導(dǎo)線都有一個高頻特性,可以將其理解為小電感和小電阻的串聯(lián),既然是電感,其對線上信號就會有影響,畢竟電感是抑制電流變化的器件。
而一般的數(shù)字電路輸入端口,有可以理解成有一個 Pin-Gnd 的對地電容,以及一個輸入跟隨器特性,用于做輸入阻抗變換的。
以上走線的特性和器件的輸入等效特性合并在一起,就有了如下圖 2 的電路特性圖。V4 輸出的 10MHz 方波信號相當于數(shù)字電路上一級的信號輸出。
經(jīng)過運行仿真后,示波器測得接收 pin 管腳接收端的變異波形。圖 3 中的標號 3 和 4 處,不就正好是圖 1 種標號 1 和 2 的特征嘛!
通過改變 R2、L2、C1 的值,可以多次模擬出實際布線中走線長短發(fā)生變化、布線寬度調(diào)整、器件輸入電容 Cin 變化所引起的波形變異特征,正所謂“運籌鍵盤之上,掌控電路之中”。
體會有二:一是仿真軟件真的很不錯;二是電路微觀的高頻等效特性很值得了解和研究。
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