计算机数字电路设计技术与优化措施

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【关键词】计算机技术；高速数字电路设计；电路设计技术

1影响计算机高速数字电路设计的主要因素

1.1信号线的距离

随着数字电路技术的日臻成熟，电子设计行业的发展愈加迅速，计算机技术也随之得到了改善和提升。但受到各项因素的影响，该技术仍旧有待完善。在各项问题中，信号线的距离问题最为突出。该问题会直接影响电路的正常运行，在印刷电路板密集度较高的情况下，信号线的距离则会变得比较狭小，二者之间呈反比关系。由于信号线距离狭小，所以信号间的电磁耦合会逐渐变大，进而出现信号串扰问题，如果没有及时解决，串扰问题会逐步扩大。

1.2抗组不匹配

在计算机高速数字电路设计中，必须要考虑阻抗设计的合理性，如果阻抗值与实际需求不符，则会对系统信号的传输产生影响。目前来看，阻抗不匹配是高速数字电路比较常见的问题。在系统运行的过程中，如果运行不稳定，则会出现反射噪声，而反射噪声会破坏信号，进而造成信号不完整，影响阻抗的匹配性。

1.3电阻与电感不稳定

目前，高速数字化电路设计技术已经广泛应用于各个领域之中，从实际的应用情况来看，在电子技术的支撑下，电子设备的运行效果有了显著的提升。目前采用的设计方式，即在电源平面范围内具有电阻和电感，由大量电路同时进行输出，电路中可能会产生的瞬时电流较大，进而影响了电路地线和电源的适配电压，导致电路中的电压产生较大的浮动，使整个电路缺少稳定性。

2计算机高速数字电路设计技术的优化措施

2.1优化信号设计

为了确保信号的完整可靠，在设计的过程中需要进行合理的电路布局。从目前的情况来看，阻抗不匹配是一个比较难以根除的问题，要解决该问题可以从以下两方面入手：首先，深入研究电路信号在传输过程中可能出现的干扰情况，着重研究反射、干扰等问题；其次，加强对信号源传输产生的电路信号网干扰进行研究。为了控制阻抗，可以从不同的方面入手。如：在传输线的阻抗控制方面，如果在高频电路之中，那么传输线的抗串扰、抗辐射等能力都会高于普通连线。当然，其之所以具有相对优良的特性，是因为其付出了相应的电能代价。从高速电路的角度来看，用电源损耗来获取信号质量是值得的。传输线主要有4种形式，分别是：同轴电缆、双纽线、表面微带线、嵌入式带状线。后两种线在印制板中的作用较大，表面微带线主要在印制板外层分布，信号线的另一边为地层；嵌入式微带线则在电源层和地层中间，理论上该位置的信号受到的干扰最少，因为信号线获得了两个夹层的保护。

2.2优化电源设计

从电路设计的角度来看，减少电源中的阻抗可以提升数字电路的运行效率，信号回路所消耗的能源也会随之减少，系统中各个元件的电流、电压都会保持在稳定的状态下。在电路中，电源是核心构成元件，从前文内容可知，电源平面范围内一定会存在电阻和电感，其会影响电源的电压，进而出现电压波动的问题，造成运行稳定性下降。所以为了确保系统的稳定可靠，需要从电阻、电感两个方面入手，对电源设计进行优化和完善。目前来看高速数字电路采用的多为铜质电源，这些电源材料无法满足电路的应用要求，所以难以保障系统的稳定性。在电源层，虽然具有一定的阻抗特性，但并不能完全消除线噪声带来的影响。系统产生的线噪声会导致系统失稳，所以电源系统中还要加入滤波电路。通常其由旁路电容来实现，也就是在电源输入端放入不小于10uF的电容，在各个器件的电容和地之间放入0.1uF/0.01uF的电容。在输出端加入大电容，可以过滤板外电源产出的低频噪声，频率约为50Hz/60Hz。板上会产生不小于100M的噪声谐波，与电源输入端上的电容相比，芯片上的旁路电容较小。最好的电容为纯电容，但受到内部分层结构、引脚结构的影响，其在高频时难免会出现电阻和电感。这些电阻和电感会对电容产生串联干扰，即等效串联电阻、等效串联电感。所以电容共振频率的实际计算方式为：fr=1/√LC。不论是串联电阻，还是串联电感，都受到电容器结构、绝缘材料的影响，与电容值并没有直接关系。如果要提升高频通道的能力，不能采用增加同型号电容的容值的方法来完成。如果频率范围低于fr，大电容值电容的阻抗小于小电容值电容的阻抗，反之串联电感会起到主要作用，阻抗并不会带来太大的影响。只有在电容结构发生变化的情况下，串联电感才会发生变化，需要提升滤波性能，选用串联电感较低的电容器。

3结语

综上所述，随着科技的发展和进步，我国的信息化和电气化水平在不断提升，电子设计行业也随之发展。为了满足现代社会的建设需求，并加强自身的竞争能力，电子设计行业需要不断创新技术、完善方法，着重优化高速数字电路设计方法，解决设计和应用中存在的各类问题，如降低阻抗对电路运行的影响等。利用现代化的技术和方法，使高速数字电路更加完善。

参考文献

[1]苏江帆.浅谈计算机高速数字电路设计技术及优化措施[J].科学与财富,2015(21):269.

[2]王威.计算机高速数字电路设计技术及优化策略[J].通讯世界,2016(20):249-250.

作者：顾飞 单位：南京以禾电子科技有限公司