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什么是ground bounce “电路地弹跳现象简介”

什么是ground bounce?

在高速数字系统设计中,ground bounce问题是一个常见的电路噪声源,需要被注意和处理。Ground bounce是指在自然环境下,由于系统引起母线电位不到位而导致电路出现的临时电源地回流,会给系统带来许多问题。因此,很多工程师需要对这个问题进行深入了解和解决。

Ground bounce发生的原因

Ground bounce产生的原因主要是因为负载电容的充放电过程,当电容充电的电压超过其正常范围时,导致电路失衡。另外,由于晶体管的内部电容和互感对母线的跳变也会产生ground bounce。除此之外,布线不当、母线寄生电容等都可能引起ground bounce。

当有多个逻辑模块同时进行开关操作时,因为互相之间的相互作用,便会导致母线电位的临时浮动,即出现了ground bounce现象。当一个逻辑模块需要与多个其他逻辑模块进行通讯时,这种现象就更为显著。

Ground bounce带来的影响

Ground bounce给系统带来很多问题,在性能方面,可能会诱导电压噪声、时序延迟和逻辑误差等问题。在功率方面,可能导致过多的功率消耗和峰值电流。

例如,ground bounce会影响节点电压的稳定性,从而导致系统的稳定性和可靠性下降。如果ground bounce现象得不到很好的控制,一个非常显著的影响是系统时序的不稳定性,从而导致系统的错误运行或性能不佳。

Ground bounce解决方案

当出现ground bounce问题时,可以采用以下一些解决方案:

1.增加电源电容,以便稳定电压。这种解决方案可以减少母线电位的浮动。

2.减少负载电容值。由于ground bounce问题是由负载电容充放电引起的,因此通过减少电容的值,可以减轻ground bounce问题。

3.采用合适的布线策略。这包括使用半圆形PCB布线、避免交叉布线等一系列的防护措施。

4.空间绕线。绕线的空间距离可以降低母线之间的交叉干扰,减少ground bounce现象的产生。

5.使用合适的盘式电容。使用盘式电容也可以减轻ground bounce现象,降低电路噪声。

结论

ground bounce问题是高速数字系统设计中常见的电路噪声源,需要引起工程师的重视。在现代高速数字系统中,如何设计电路以优化信号完整性并减少ground bounce问题的影响,是一个非常重要的研究课题。

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