数字电路中信号异常及可能原因

关于数字电路中信号异常及可能原因,归纳如下:

1、幅值异常

波形不稳定,导致无法判定高低电平。

可能原因:

  • 负载太大
  • 走线过长
  • 驱动太小
  • 电平异常

2、过冲/回冲

数字电路中信号异常及可能原因

方波过冲/回冲过高。超出正常电平10%。

可能原因:

  • 驱动过高
  • 存在反射
  • 自激振荡
  • 检查去耦

数字电路中信号异常及可能原因

避免晶体振荡器输出波形失真的对策以下三种方法:

  • 连接串联电阻
  • 连接滤波器
  • 输出线路的阻挡匹配

注:晶体振荡器输出信号上看到的电压尖峰,可能会增加应用电路中的EMI问题。在其信号输出端与GND之间添加一颗旁路电容(5至10pF)或一颗几十Ω的串联电阻,可以使输出波形变得平滑,由此显著降低EMI。串联电阻最佳值亦可通过实验得出。实验方法是边用示波器等观察输出波形,边将串联电阻值从小逐渐调大,得出过冲、下冲或振影等消失时的电阻值。

数字电路中信号异常及可能原因

3、波形毛刺过多

可能原因:

  • 低弹干扰(检查接地设计是否达标)
  • 低频谐波(电源谐波,EMC时,检查低频谐波)
  • 高频干扰(检查是否存在高频辐射干扰)
  • 无去耦电容(检查电容)

4、振铃

  • 低弹 (检查接地设计)
  • 反射(检查信号反射)
  • 寄生电感(检查是否存在寄生电感)
  • 寄生电感对振铃的影响:正比关系

5、台阶/回沟

可能原因:

  • 滤波电容ESR太大
  • 接地不良
  • 附近存在干扰源

6、上升/下降时间变长

可能原因:

  • 驱动不足
  • 负载电容过大
  • 走线过长导致信号衰减

7、周期/频率

  • 晶振不起振或频率误差较大
  • 晶振负载电容是否选对
  • 晶振外接电容是否匹配
  • 晶振等效电阻是否过大
  • 杂散电容是否过多

综上所述,信号异常一般主要原因有以下几点:

  • 布线设计
  • 阻抗匹配问题
  • 接地问题
  • 寄生参数问题
  • 信号串扰问题
  • EMI问题
  • 负载电容匹配问题等
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