專利名稱：改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電子信號(hào)傳輸?shù)南到y(tǒng)及方法，特別是涉及一種改善電子器件信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著電子器件運(yùn)行的時(shí)鐘頻率越來(lái)越高，對(duì)電子器件間的互連(interconnection)提出更高的要求。
眾所周知，當(dāng)前由于集成電路(IC)制造工藝的特點(diǎn)，任何電子器件的管腳都不可避免存在著各種各樣的寄生效應(yīng)(parasitics)，如電阻寄生效應(yīng)、電容寄生效應(yīng)或電感寄生效應(yīng)等。由于這些寄生效應(yīng)的存在，如處理不當(dāng)，高速信號(hào)通過(guò)該器件的管腳時(shí)會(huì)產(chǎn)生尖峰而造成信號(hào)出現(xiàn)波形失真。
請(qǐng)參閱圖1，該圖為現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)源與接收端電子器件連結(jié)的物理拓樸圖。在該圖中，時(shí)鐘信號(hào)源的頻率為33.3MHz，周期為30ns。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元100與接收單元300之間的傳輸線200的互連長(zhǎng)度分別為傳輸時(shí)間延遲3ns(十分之一時(shí)鐘周期，如圖1中的第一位置150所示)、8ns(3.75分之一時(shí)鐘周期，如圖1中的第二位置180所示)所傳輸?shù)木嚯x時(shí)，通過(guò)軟件仿真得到的接收單元300的輸出信號(hào)，結(jié)果如圖2中曲線140所示。時(shí)鐘信號(hào)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)部分扭曲現(xiàn)象，這是由于驅(qū)動(dòng)單元100之管腳存在著寄生效應(yīng)，使得高頻率的時(shí)鐘信號(hào)在通過(guò)該驅(qū)動(dòng)單元100時(shí)在該驅(qū)動(dòng)單元100的管腳處產(chǎn)生尖峰而造成時(shí)鐘信號(hào)出現(xiàn)波形失真。該波形失真會(huì)對(duì)電子器件造成不同程度的影響，特別是在高速電子傳輸電路中，為電子器件的正常工作埋下隱患。所以如何改善這種波形失真的狀況將成為我們所關(guān)注的問(wèn)題所在。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種信號(hào)傳輸過(guò)程中改善波形失真的系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)源，以及至少一個(gè)接收端電子器件，其中該時(shí)鐘信號(hào)源與該接收端電子器件間的互連長(zhǎng)度為該時(shí)鐘源信號(hào)在四分之一周期內(nèi)所傳輸?shù)木嚯x。
本發(fā)明還揭露一種改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的方法，該方法包括以下步驟提供信號(hào)源工作頻率；提供信號(hào)在該系統(tǒng)介質(zhì)中的傳播速度；控制該信號(hào)源與該接收端電子器件間的互連長(zhǎng)度為該信號(hào)在四分之一周期內(nèi)所傳輸?shù)木嚯x。
該系統(tǒng)及方法對(duì)于非時(shí)鐘信號(hào)源的情況也有改善作用。
本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)實(shí)施簡(jiǎn)單，不需增加組件，節(jié)省成本。該系統(tǒng)及方法可以有效地降低電子器件管腳的寄生效應(yīng)以及地彈的影響，從而有效地改善信號(hào)的傳輸質(zhì)量，保持該信號(hào)的完整性。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)所采用的拓樸結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中延遲時(shí)間為3ns與8ns時(shí)的波形圖。
圖3是本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法的電路原理圖。
圖4是本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法的頻率為100MHz時(shí)延遲時(shí)間為0.5ns的波形圖。
圖5是本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法的頻率為100MHz時(shí)延遲時(shí)間為2.5ns之波形圖。
圖6是本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法的頻率為100MHz時(shí)延遲時(shí)間為3.0ns之波形圖。
圖7是本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法的頻率為300MHz時(shí)延遲時(shí)間為0.8ns之波形圖。
圖8是本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法的頻率為300MHz時(shí)延遲時(shí)間為0.833ns之波形圖。
具體實(shí)施方式眾所周知，在實(shí)際中，IC芯片中每一個(gè)管腳都存在有諸如寄生電感、寄生電阻等寄生效應(yīng)，這使得當(dāng)信號(hào)源的頻率很高時(shí)，高速信號(hào)通過(guò)該具有寄生效應(yīng)的管腳時(shí)都會(huì)產(chǎn)生尖峰失真。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法可以有效地改變這種狀況。
本發(fā)明改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)源，以及一個(gè)接收端電子器件。其中該時(shí)鐘信號(hào)源與該接收端電子器件間的互連長(zhǎng)度為該時(shí)鐘源信號(hào)在四分之一周期內(nèi)所傳輸?shù)木嚯x。該系統(tǒng)對(duì)于非時(shí)鐘信號(hào)源的情況也有改善作用。
請(qǐng)參考圖3，該圖為本發(fā)明所采用的改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)原理圖。在該圖中，驅(qū)動(dòng)單元10即是上述所述的時(shí)鐘信號(hào)源，頻率為100MHz，周期為10ns，接收單元30即是上述所述的接收端電子器件，延遲傳輸單元40為仿真?zhèn)鬏斁€的傳輸延遲距離，寄生效應(yīng)單元20包括電阻21及電感22，仿真驅(qū)動(dòng)單元10管腳的寄生效應(yīng)。其中，驅(qū)動(dòng)單元10一端通過(guò)電阻26與延遲傳輸單元40相連接，其另一端與寄生效應(yīng)單元20相接后接地，延遲傳輸單元40的另一端與接收單元30相連接。延遲傳輸單元40可以通過(guò)調(diào)節(jié)其參數(shù)，從而得到不同的傳輸線延遲的距離。在接收單元30處用經(jīng)過(guò)軟件仿真得到輸出波形。
請(qǐng)一并參考圖4及圖6，該兩圖為傳輸延遲時(shí)間分別為0.5ns及3ns時(shí)在接收單元30處的波形圖。其中，曲線44、64是驅(qū)動(dòng)單元10的輸入曲線，曲線46、66是接收單元30的輸出曲線。從圖中可以看出，波形在第三位置48處(如圖4所示)和第四位置68處(如圖6所示)產(chǎn)生了失真。我們知道，在0.5ns與3ns的傳輸延時(shí)所出現(xiàn)的尖峰失真主要是由驅(qū)動(dòng)單元10的管腳的寄生效應(yīng)所引起的。
請(qǐng)參考圖5，該圖為傳輸延遲時(shí)間為2.5ns時(shí)在接收單元30處的波形圖，即將驅(qū)動(dòng)單元10與接收單元30之間互連長(zhǎng)度控制在四分之一周期時(shí)鐘信號(hào)所傳輸?shù)木嚯x。其中，曲線54是驅(qū)動(dòng)單元10的輸入曲線，曲線56是接收單元30的輸出曲線。從圖中可以看出，輸入輸出波形均變得很完滑，時(shí)鐘信號(hào)在傳輸過(guò)程中，始終保持完整，沒(méi)有出現(xiàn)尖峰失真現(xiàn)象。
之所以會(huì)出現(xiàn)為這種情況，這是由于時(shí)鐘信號(hào)在剛開(kāi)始傳輸時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元10向接收單元30發(fā)射一個(gè)正向波形，并且被接收單元30反射回來(lái)。因?yàn)檠舆t傳輸單元40的長(zhǎng)度是四分之一周期，在半個(gè)時(shí)鐘周期后，被接收單元30反射回來(lái)的正向波形返回到達(dá)驅(qū)動(dòng)單元10，并由于該驅(qū)動(dòng)單元10管腳的寄生效應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)正向尖峰。與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元10正在向接收單元30發(fā)射一個(gè)負(fù)向波形信號(hào)，并在該管腳處產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向尖峰。結(jié)果，正向波形反射回來(lái)而產(chǎn)生的正向尖峰與負(fù)向波形產(chǎn)生的負(fù)向波峰正好相抵消，從而使得波形將變得很完滑。該時(shí)鐘信號(hào)在傳輸過(guò)程中，始終保持完整，沒(méi)有出現(xiàn)尖峰失真現(xiàn)象。
請(qǐng)參考圖7、圖8，該等圖為時(shí)鐘頻率為300MHz時(shí)的波形圖，其中，圖7為時(shí)鐘源與電子器件間的傳輸延遲為0.8ns時(shí)的波形圖，圖8為時(shí)鐘源與電子器件間的傳輸延遲為0.8333ns時(shí)的波形圖，即時(shí)鐘源與電子器件間的距離為四分之一周期時(shí)鐘信號(hào)所傳輸?shù)木嚯x。在其中，曲線74、84是驅(qū)動(dòng)單元10的輸入曲線，曲線76、86是接收單元30的輸出曲線。從圖中可以看出，當(dāng)時(shí)鐘源與電子器件間的距離為傳輸延遲為0.8ns中時(shí)鐘信號(hào)所傳輸?shù)木嚯x時(shí)，波形在第五位置78處出現(xiàn)失真，而當(dāng)時(shí)鐘源與電子器件間的距離為四分之一周期時(shí)鐘信號(hào)所傳輸?shù)木嚯x時(shí)，波形沒(méi)有出現(xiàn)失真，時(shí)鐘信號(hào)保持比較完整。
本發(fā)明的改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法對(duì)于非時(shí)鐘信號(hào)同樣適用。由于本系統(tǒng)及方法是利用半個(gè)周期后，正負(fù)波形在驅(qū)動(dòng)單元處交匯所產(chǎn)生的抵銷(xiāo)作用，對(duì)于非時(shí)鐘信號(hào)，半個(gè)周期后，按概率來(lái)說(shuō)，有50％的概率驅(qū)動(dòng)單元會(huì)反轉(zhuǎn)邏輯狀態(tài)，從而滿足以上條件。所以，對(duì)于非時(shí)鐘信號(hào)，可以改善其50％的波形。
本發(fā)明的改善時(shí)鐘信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法可以應(yīng)用于主機(jī)板的時(shí)鐘源與電子組件的互連上。根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘信號(hào)與電子器件互連的方法，并結(jié)合以下公式(1)來(lái)推算時(shí)鐘信號(hào)與電子器件和互連長(zhǎng)度。
L=v*t=v*T4=v4f----(1)]]>在公式(1)中，L是傳輸線長(zhǎng)度，T是時(shí)鐘信號(hào)周期，v是時(shí)鐘信號(hào)在主機(jī)板上的傳輸速率，t是時(shí)鐘信號(hào)在主機(jī)板上的傳輸時(shí)間，f是時(shí)鐘信號(hào)頻率。
目前，主機(jī)板的時(shí)鐘源最高頻率是工作在200MHz，時(shí)鐘信號(hào)在主機(jī)板上的傳輸速率大約為每納秒6英寸，按照本發(fā)明的時(shí)鐘信號(hào)與電子器件互連的方法，并結(jié)合以下公式(1)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，主機(jī)板的時(shí)鐘源與電子器件的傳輸線L長(zhǎng)度應(yīng)為7.5英寸，才比較匹配。但目前受電路板層內(nèi)布線空間的限制，實(shí)際使用的傳輸線長(zhǎng)度大約為5英寸，如果采用5英寸的長(zhǎng)度，那么信號(hào)將不可避免地出現(xiàn)延遲，會(huì)有造成信號(hào)失真潛在的危險(xiǎn)。如果主機(jī)板的時(shí)鐘頻率工作在300MHz左右，按上述公式所計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，主機(jī)板的時(shí)鐘源與電子器件的傳輸線L的長(zhǎng)度正好為5英寸。所以對(duì)于主機(jī)板的工作頻率為300MHz時(shí)，采用5英寸的傳輸線長(zhǎng)度正好能滿足時(shí)鐘信號(hào)延遲的要求，將不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)失真的狀況。
同理，本發(fā)明作之改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真之系統(tǒng)及方法同樣可以用于集成電路、Cable設(shè)計(jì)以及PCB設(shè)計(jì)中電子組件的互連設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一信號(hào)源，以及至少一個(gè)接收端電子器件，其特征在于所述信號(hào)源與所述接收端電子器件間的互連長(zhǎng)度為所述信號(hào)源的信號(hào)在四分之一周期內(nèi)所傳輸?shù)木嚯x。
2.如權(quán)利要求1所述的改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)源為時(shí)鐘信號(hào)源。
3.如權(quán)利要求1所述的改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)可以應(yīng)用于印刷電路板設(shè)計(jì)。
4.如權(quán)利要求1所述的改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)可以應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)可以應(yīng)用于主機(jī)板設(shè)計(jì)。
6.一種改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的方法，所述方法包括以下步驟提供信號(hào)源工作頻率；提供信號(hào)在該系統(tǒng)介質(zhì)中的傳播速度；控制該信號(hào)源與所述接收端電子器件間的互連長(zhǎng)度為所述信號(hào)在四分之一周期內(nèi)所傳輸?shù)木嚯x。
7.如權(quán)利要求6所述的改善電子器件信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的方法，其中所述信號(hào)源為時(shí)鐘信號(hào)源。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)源，以及至少一個(gè)接收端電子器件。其中該時(shí)鐘信號(hào)源與該接收端電子器件間的互連(interconnection)長(zhǎng)度為該時(shí)鐘源信號(hào)在四分之一周期內(nèi)所傳輸?shù)木嚯x。本發(fā)明還揭露了一種改善信號(hào)傳輸過(guò)程中波形失真的方法。該系統(tǒng)及方法對(duì)于非時(shí)鐘信號(hào)源的情況也有改善作用。
文檔編號(hào)H04B3/23GK1578183SQ0314003
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者張鋒 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司