黑魔书第九章资料
高速数字电路设计教材高速数字电路设计教材 yyyy-mm-dd日期：批准日期：批准: yyyy-mm-dd日期：审核日期：审核: yyyy-mm-dd日期：审核日期：审核: yyyy-mm-dd日期：拟制日期：拟制: 华为技术有限公司华为技术有限公司 版权所有版权所有 侵权必究侵权必究 目 录 249.9 连接器的电源控制特性(POWER-HANDLING FEATURES OF CONNECTORS) . . . . . . . . 22 9.8 经过连接器的差分信号(DIFFERENTIAL SIGNALING THROUGH A CONNECTOR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229.7.3 Teradyne 多负载总线连接器(Teradyne Multidrop Bus Connector) . . . . . . . . . . . . . . . . . 219.7.2 Augat点对点连接器(Augat Point-to-Point Connector) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209.7.1 AMP Z-Pack 点对点连接器（AMP Z-Pack Point-to-Point Connector）. . . . . . . . . . . . 20 9.7 用于高速信号的特殊连接器(SPECIAL CONNECTORS FOR HIGH-SPEED APPLICATIONS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199.6.3 常规阻塞(Common Mode Choke). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189.6.2 屏蔽(Shielding) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189.6.1 滤波(Filtering) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9.6 外部连接中如何满足EMI问题(FIXING EMI PROBLEMS WITH EXTERNAL CONNECTIONS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 9.5 连接器布地的连续性(CONTINUITY OF GROUND UNDERNEATH A CONNECTOR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149.4.5 匹配电阻(Matching Resistor). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149.4.4 模拟接收线的源端阻抗(Simulated Source Impendance of Receiving Line). . . . . . . . . . 149.4.3 发送线的终端阻抗(Terminating Impedance on the Transmitting Line) . . . . . . . . . . . . . . 149.4.2 脉冲发生器和源端阻抗(Pulse Generator and Source Impedance). . . . . . . . . . . . . . . . . . 139.4.1 接地和信号管脚(Ground and Signal Pins). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139.4 连接器的耦合测量(MEASURING COUPLING IN A CONNECTOR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129.3 .5 慢速总线(Very Slow Bus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129.3.4 分布均匀的负载(Evenly-Spaced Loads) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.3.3 接受器和驱动器的电容(Capacitance of Receivers and Drivers) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.3.2 电路布线电容(Circuit Trace Capacitance) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119.3.1 管脚到管脚的电容（Pin-to-Pin Capacitance） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9.3 寄生电容-多负载总线上的连接器（PARASITIC CAPACITANCE-USING CONNECTORS ON A MULTIDROP BUS） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9.2 串联电感连接器产生电磁干扰（EMI）的主要原因（SERIES INDUCTANCE-HOW CONNECTORS CREATE EMI） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59.1.2 地平面如何改变会流路径（How Grounds Alter the Return-Current Path）. . . . . . . . . . 39.1 共模电感（MUTUAL INDUCTANCE-HOW CONNECTORS CREATE . . . . . . . . . . . . . . . 3第九章 连接器（Connectors）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 内部公开 高速数字电路设计 2001-08-27版权所有，侵权必究第2页，共30页 第九章第九章 连接器（连接器（Connectors） 摘要：摘要： 本章就连接器对系统所造成的信号干扰问题和本章就连接器对系统所造成的信号干扰问题和EMI问题进行了原理性分析和理论计算，对我问题进行了原理性分析和理论计算，对我 们所应关注的连接器的三个主要参数：共模电感、串联电感和寄生电容的产生机制和影响进行了们所应关注的连接器的三个主要参数：共模电感、串联电感和寄生电容的产生机制和影响进行了 深入的讨论。并就高速应用、多负载总线应用、差分信号应用、背板应用等各种应用场合的特点深入的讨论。并就高速应用、多负载总线应用、差分信号应用、背板应用等各种应用场合的特点 进行了分析。最后，还讨论了一些新型的连接器。进行了分析。最后，还讨论了一些新型的连接器。 正文：正文： 信号速度越快，选用连接器就越困难。原因是多方面的。首先价格方面，常用的几十 MHz的DIN连接器的价格比用于25GHz信号的手工装配的SMA连接器便宜100倍以上。为什么连接 器之间的差异何以如此之大？ 本章介绍了高速连接器的重要特征。读完本章后，你将知道在你的应用中应考虑连接器的 哪些特性并如何测试。 影响连接器的速度的电系数包括： 共模电感-导致串扰 串联电感-降低信号速度并导致电磁干扰（EMI） 寄生电容-降低信号速度 9.1 共模电感（共模电感（MUTUAL INDUCTANCE-HOW CONNECTORS CREATE CROSSTALK） 图9.1中的电流回路说明了简单的共模电感耦合。图中有三个电路路径X、Y、Z。从逻辑门A发 出的电流将通过X返回A。由于X、Y、Z有交迭，X的磁场会给Y、Z信号带来噪声电压。在Y上的 噪声会比Z上的噪声大，因为Y与X的交迭面积更大。即使没有交迭，两个相邻的电流回路也会相 互影响，产生共模电感噪声。 内部公开 高速数字电路设计 2001-08-27版权所有，侵权必究第3页，共30页 图9.1 连接器的共模电感 连接器的管脚之间还存在寄生电容，在数字电路里它会导致串扰，不过影响比共模电感小一 些。有的连接器表现为容性，有的表现为感性。9.节说明了如何测量他们的耦合系数。现在我们 先讨论电感。 9.1.1 串扰评估（串扰评估（Estimating Crosstalk） 我们可以利用第一章里提供的关系式来估计图9.1中任何管脚之间的信号干扰的大小。这种 估计需要以下的三个参数： 两个回路间的共模电感 源信号最大的变化率DI/dt 接受网络的阻抗 关于共模电感，为了估计最大情况的干扰，我们只考虑直接交迭的两回路之间的相互影 响，如X 和Y。 回路Y的总的磁通量由两个地方产生。首先是从逻辑门A沿着它的信号线流出的电流。其次 是沿地线返回的信号电流。因此共模电感的公式由两项组成如下：（其中第二项大于第一项） 其中 a = X信号到Y信号的距离（单位 in.） b = Y信号到地线的距离（单位 in.） c = X信号到地线的距离（单位 in.） D = 连接器管脚的直径（单位 in.） 内部公开 高速数字电路设计 2001-08-27版权所有，侵权必究第4页，共30页 H = 连接器管脚长度（单位 in.） L X,Y = 回路X和Y之间的共模电感（单位 nH） 等式9.1中假设了是一个单排长型连接器（H/a比值较大）。即使不是这样的连接器，等式 9.1中对数函数的宽值域也能得到一个在确定数量级内的精确答案。它能否达到了足够精度还应参 考干扰对性能的影响。如果系统中的连接器性能可能影响系统性能，不妨找一个连接器并测一下 它的性能。 下一步我们需要最大的dI/dt值，可以用等式2.41或2.42来估计DI/dt。 最后一个因素涉及噪声接受电路的拓扑结构（图9.2
