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时钟电路PCB设计的基础

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2019-10-30 11:15    浏览量:
     PCB电路信号的传播速度在高速数字系统中,随着时钟频率的提高,数据传输的有效读写时间越来越少,想要在极短的时间内让数据信号从驱动端(源端)完整地传送到接收端(目的端),必须满足严格的时序关系,  因此精确的时序计算、分析与控制显得十分重要。
     在高速数字系统中,为了使系统的各部分器件之间能够互相顺利地进行数据的传输,需要对时钟或使能信号的时序进行恰当地调整,使所传输的数据信号能够在正确的时间内被锁存,从而满足接收器件所必需的建立时间和保持时间。
     在高速数字系统中,时钟信号通常采用传输线进行传输,因此了解信号在传输线的传播速度十分必要。
     一般认为信号的传播就是电流的传播,电子移动的速度就是信号的传播速度。但大家知道,信号在传输线的传播有两个路径:信号路径和电流返回路径。当信号源接入后,信号开始在传输线上传播,两条路径之间就产生了电压,而这个电压差又使两导线之间产生电场,继而激发出磁场。突变的电压会产生突变的电场和磁场。而电场和磁场会相互铰链在一起,并以变化电磁场的速度(即光速)在传输线周围的介质材料中传播。在这里,信号是以电磁场形式,而非电流形式传播的。也可以说信号是以电磁波的形式在周围介质中传播的。
     利用麦克斯韦方程可以精确地描述电磁场的行为特征。电磁场的变化速度V由下式决定:
ε0=8.89×10-12 F/m,为自由空间的介电常数;εr为材料的相对介电常数;μ0 = 4π×10-7 H/m,为自由空间的磁导率;μr为材料的相对磁导率。
     将常数项用数据代入后得 c = 2.99×108m/s,是光在自由空间中传播的速度。由于几乎所有材料的相对磁导率μr都为1,所以式(8-2)中的相对磁导率μr这一项可以忽略。除了空气,其他材料的介电常数εr都大于1,因此信号在传输线中的速度总是小于光速2.99×108m/s的。由此看来,电磁场的形成快慢,以及周围的介质材料特性共同决定了信号的传播速度。

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