計算機高速數字電路設計技術發展

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現階段，微電子技術發展速度較快，高速電子電路器件的應用技術也逐漸趨于成熟，高速數字電路設計的應用也越來越廣泛。目前，高速數字電路設計正實現不斷發展，但是一些理論還不成熟。目前我國高速數字電路設計取得了一定的發展，然而大多注重于理論，而缺少實踐經驗。因此，研究高速電路設計的各個方面，借此促進有關技術人員對高速電路設計的了解，從而有效推動實踐工程的實施，對我國高速數字電路設計技術的發展具有積極的影響。

1高速數字電路的概念

高速數字電路是一種具有模擬特性作用的電路，主要由電路中高速變化的信號產生的電容、電感等所形成，集中參數系統以及分布參數系統是高速數字電路中最主要的兩個部分。其中，集中參數系統簡化了低速數字電路設計，使其保持理想狀態，因此在高速數字電路技術中，集中參數系統并不適用，但是其卻適用于低速數字電路設計。一般來說，信號特性的改變主要由兩大因素造成，包括信號時間、信號的位置，因此元器件間的線路長度會對信號的特性產生直接影響，并且，線路中信號的傳輸并不具備實時性。

2高速數字電路設計技術發展目前存在的問題

信號質量在高速數字電路設計中的作用十分重要，如果信號的質量無法得到保證，將會造成信號失真的情況，對生成正確地址、數據和控制信號產生不利影響，從而阻礙了系統的正常運轉。對信號質量產生影響的因素主要有：第一，系統中信號傳輸線位置上具有不相匹配的阻抗，反射噪聲的產生較為常見，將對信號的質量產生不利影響；第二，印刷板位置的電路密集度與信號線間的距離是呈反比例的關系，信號線間距離的減小使其電磁耦合變大，產生較大的影響，使信號間的串擾更加嚴重；第三，芯片電路在運行時，附加在電源上的電阻及電感會影響其工作，造成大感應電流的產生，使電源線及地線上電壓無法保持穩定，進而產生嚴重的波動現象。總而言之，克服影響信號質量的有關因素，使高速數字電路信號質量得到提高，從而進行科學的電路設計已經成為目前高速數字電路設計中的重要研究對象。

3高速數字電路設計技術發展的相關措施

3.1對高速數字電路信號質量的研究

高速數字電路信號質量的設計包括反射研究以及干擾研究兩大方面，即研究各種信號在電路信號網中所產生的干擾，以及研究各種電路信號網傳輸信號的干擾，受電路中不同匹配的阻抗因素等影響，在低速數字電路設計中不需考慮反射這一因素。數字電路網在理想狀態下，其不同阻抗之間能夠相互匹配，并表現出較為明顯的連續性，因此線路的電壓和電流中無發射現象的產生。數字電路的設計過程中，不匹配的阻抗會影響電路傳播的波形，從而形成干擾，破壞信號完整性。在高速數字電路的設計中，使電路和臨界阻抗相匹配存在較大的困難，所以使系統穩定在過阻的狀態，該方法具有較高的可行性。高速數字電路設計中，感性串擾是應最先考慮的問題。按照有關理論可知，電路中的電流是循環流動的，并且其已經成為一種狀態，然而其被大部分數字電路設計人員忽略。信號的路線構成電流環路，電流環路能夠影響電路中的電感，其中的電流同樣也受電磁場的影響而發生相應的變化。設計者應使電路中的電流環路盡可能減少，從而使感性串擾得到明顯控制，設計高速數字電路，一般能夠采用兩種策略來實行，也就是增加線路距離或者減小電流環路面積，從而保證高速數字電路信號的完整性，提高電路信號的質量。

3.2對高速數字電路電源進行設計

在高速數字電路的設計中，低電壓元器件是其中必不可少的因素，其一定程度上影響到電源的穩定性。電源的穩定性，其是指電源的波形質量。高速數字電路設計中，線路器件在某種情況下將產生感應電流，并且電流量較大，此外數字電路也將產生較大的信號回路阻抗，主要由電感強度過大導致。以上因素均會對電源的穩定性產生影響。電壓系統零阻抗是高速數字電路設計的理想狀態，因為信號回路的阻抗損耗可以忽略不計，電源系統各位置的電位也不容易發生變化。但是，理想狀態在現實中并不存在，電源分配系統一定會產生噪聲干擾，從而影響電路的正常運行。設計人員應充分考慮電源的電阻、電感等可能帶來的影響進行高速數字電路設計，使電阻和電感保持較低的狀態。就目前而言，銅質材料在電路系統中的使用較為普遍，其遠不符合高速數字電路設計的需要，所以高速數字電路的設計還應考慮其他可能產生影響的因素，其中，在電路中使用去耦電容就是一個切實可行的辦法。

4結語

總而言之，高速數字電路設計技術在科學技術發展迅速的今天已經越來越成熟，其在電路設計中扮演著不可或缺的角色。高速數字電路設計的發展，對許多行業的發展具有積極的促進作用。然而，目前高速數字電路設計暫且存在一定的局限性，需要開展相關研究加以解決。本文闡述了目前高速數字電路設計存在的問題，并且提出一些具有針對性的改進策略。今后高速數字電路設計技術的發展必將給社會帶來更多的效益，包括經濟等方面的效益。

作者：周瑩 單位：江蘇自動化研究所