【测试那点事儿】信号的过冲咋处理?-Debug 案例1
信号过冲
信号过冲(Overshoot)是指在数字信号传输过程中,信号幅度暂时超过其稳态值的现象。这通常发生在信号快速切换时,如从低电平到高电平或从高电平到低电平的过渡期间。
Part.01 信号过冲有哪些影响
信号过冲可能会对电子系统造成以下影响:
信号完整性问题:过冲可能导致信号失真,影响信号的完整性和数据传输的准确性(振铃产生的电压波动,可能会多次跨越逻辑电平的电压阈值,造成接收端的误判)。
电磁干扰(EMI):过冲会增加电磁辐射,从而可能干扰其他电路或设备。硬件损害:严重的过冲可能会损坏接收器端的电路,尤其是对于CMOS器件,过冲可能会导致器件损坏(当过冲幅值较大或持续时间较长时,可能会导致电路元器件的失效)。
传输距离限制:过冲会随着传输线路的长度增加而变得更加严重,限制了信号的传输距离。
Part.02 分析原因——什么引起的信号过冲
信号过冲的产生本质上是由于信号在传输过程中遇到阻抗不匹配,导致反射波在信号传输线和接收器之间来回反射。
Part.03 解决方法
调节阻抗匹配:比如在长时钟信号链路中,为了解决信号反射问题,通常会在时钟输出信号线上串接一个小电阻,这样可以减小反射波,从而避免反射波叠加引起过冲。增加电阻可以使振铃现象减少。
适当减小驱动:如果是主芯片发出来的信号过冲,则可以适当减小驱动电流。
使用缓冲器或驱动器:使用适当的缓冲器或驱动器来控制信号的上升和下降时间,减少过冲。
添加滤波器:在信号线上添加滤波器,如RC滤波器,以平滑信号边缘,减少过冲。
使用差分信号:如LVDS,差分信号可以提供更好的抗干扰能力和减少过冲。
物理设计优化:优化PCB布局和布线,减少传输线长度,避免走线过长或过于紧密。
Part.04 时钟信号实测案例
通过更改设备驱动电流来减小过冲信号。
【测试环境】
【未改变驱动电流前眼图及波形】
【减少驱动电流后眼图及波形】
从眼图中可以明显看到过冲有被降低。
虽然适当减少驱动端的输出电流可以降低过冲,但其根本原因还是阻抗不匹配。因此,在电路设计过程中,必须特别注意阻抗的准确计算。
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