对计算机高速数字电路设计技术发展的研究

对计算机高速数字电路设计技术发展的研究

杨钟棂

（辽东学院机械电子工程学院，辽宁丹东118003）

摘要：现阶段，微电子技术发展速度较快，高速电子电路器件的应用技术也逐渐趋于成熟，高速数字电路设计的应用也越来越广泛。目前，高速数字电路设计正实现不断发展，但是一些理论还不成熟。目前我国高速数字电路设计取得了一定的发展，然而大多注重于理论，而缺少实践经验。因此，研究高速电路设计的各个方面，借此促进有关技术人员对高速电路设计的了解，从而有效推动实践工程的实施，对我国高速数字电路设计技术的发展具有积极的影响。

关键词：计算机应用；电子技术；高速数字；电路设计

一、高速数字电路的概念

高速数字电路是一种具有模拟特性作用的电路，主要由电路中高速变化的信号产生的电容、电感等所形成，集中参数系统以及分布参数系统是高速数字电路中最主要的两个部分。其中，集中参数系统简化了低速数字电路设计，使其保持理想状态，因此在高速数字电路技术中，集中参数系统并不适用，但是其却适用于低速数字电路设计。一般来说，信号特性的改变主要由两大因素造成，包括信号时间、信号的位置，因此元器件间的线路长度会对信号的特性产生直接影响，并且，线路中信号的传输并不具备实时性。

二、高速数字电路设计技术发展目前存在的问题

信号质量在高速数字电路设计中的作用十分重要，如果信号的质量无法得到保证，将会造成信号失真的情况，对生成正确地址、数据和控制信号产生不利影响，从而阻碍了系统的正常运转。系统中信号传输线位置上具有不相匹配的阻抗，反射噪声的产生较为常见，将对信号的质量产生不利影响；印刷板位置的电路密集度与信号线间的距离是呈反比例的关系，信号线间距离的减小使其电磁耦合变大，产生较大的影响，使信号间的串扰更加严重，芯片电路在运行时，附加在电源上的电阻及电感会影响其工作，造成大感应电流的产生，使电源线及地线上电压无法保持稳定，进而产生严重的波动现象。总而言之，克服影响信号质量的有关因素，使高速数字电路信号质量得到提高，从而进行科学的电路设计已经成为目前高速数字电路设计中的重要研究对象。

三、优化计算机高速数字电路技术的有效措施

1.确保电路信号的完整性

为了确保计算机高速数字电路信号的完整性，要对计算机高速数字电路技术进行合理的设计，现阶段计算机高速数字电路设计技术中，由于受到阻抗不匹配的影响，对电路信号的完整性也造成一定的影响，针对这点主要分为两方面研究：一方面是对不同电路之间电路信号网的传输信号干扰情况进行研究，也就是以上所提到的反射和干扰的问题；另一方面，要对不同信号在传输的过程中，对电路信号网产生的干扰情况进行分析。计算机高速数字电路在运行的过程中，会受到阻抗不相匹配的因素而影响到电路信号的传输效率，而且，现阶段计算机高速数字电路运行的过程中，阻抗很难控制，经常会出现阻抗过大或过小的现象，都会对电路信号传播的波形产生一定的干扰，从而对计算机高速电路传输信号的完整性产生直接的影响。为了避免这类情况的发生，要对计算机高速数字电路设计技术展开研究，从正常理论来看，高速数字电路设计难以使电路与临街阻抗的状态相互符合，可以对计算机高速数字电路设计技术进行改进，保持系统处于过阻抗状态，这样就能保证计算机高速数字电路设计不会受到阻抗不等的状态而影响到计算机高速数字电路信息传输的完整性。

2.减少电源系统阻抗

从理论上来看，如果高速数字电路设计中，电源系统中不存在阻抗的话是电路设计最理想的状态，这样整个信号的回路也不会存在阻抗耗损的问题，系统中的各个点的点位就会保持恒定的状态。电源是计算机高速数字电路技术的重要组成元件，通过以上的分析得知，计算机高速数字电路设计中，由于受到电源平面间电阻和电感的影响，使得电源运行过程中会出现过电压的故障，也就是电源的波形质量受到影响，严重影响到计算机高速数字电路运行的可靠性。计算机高速数字电路系统运行的过程中，就必须要考虑到电源的电阻和电感因素，而要减少电源面的电阻和电感对电源系统的影响，就必须对其采取降低的处理措施。从当今计算机高速数字电路系统电源材质的分析了解到，电路系统中大多数都是采用大面积铜质材料，如果结合电源系统要求来分析的话，这些材料远远达不到计算机高速数字电路电源的标准要求，这样在系统正常运行的过程中势必会受到一定的影响，对此，要将所有影响因素进行综合性的考虑和研究，可以采用楼电容应用到电路中，这样可以有效的避免或降低电源面电阻和电感对系统的

四、对高速数字电路电源进行设计

在高速数字电路的设计中，低电压元器件是其中必不可少的因素，其一定程度上影响到电源的稳定性。电源的稳定性，其是指电源的波形质量。高速数字电路设计中，线路器件在某种情况下将产生感应电流，并且电流量较大，此外数字电路也将产生较大的信号回路阻抗，主要由电感强度过大导致。以上因素均会对电源的稳定性产生影响。电压系统零阻抗是高速数字电路设计的理想状态，因为信号回路的阻抗损耗可以忽略不计，电源系统各位置的电位也不容易发生变化。但是，理想状态在现实中并不存在，电源分配系统一定会产生噪声干扰，从而影响电路的正常运行。设计人员应充分考虑电源的电阻、电感等可能带来的影响进行高速数字电路设计，使电阻和电感保持较低的状态。就目前而言，铜质材料在电路系统中的使用较为普遍，其远不符合高速数字电路设计的需要，所以高速数字电路的设计还应考虑其他可能产生影响的因素，其中，在电路中使用去耦电容就是一个切实可行的办法。

参考文献

[1]李琳琳.高速数字电路设计中电源完整性分析[J].火控雷达技术.2010（02）

[2]潘腾鹏.试论高速数字电路的设计[J].中国新通信.2013（13）

[3]张荣，张秋鄂，李永正.高速数字扫描振镜驱动卡设计及研究[J].应用激光.2013（05）

作者简介：杨钟棂，男，贵州省黔东南州人，学历：本科，就读于辽东学院机械电子工程学院，测控技术与仪器专业，研究方向：电路设计。