高速數字電路的信號傳輸及噪聲抑制

花文俊

（河南省駐馬店財經學校，河南駐馬店，463000）

0 引言

當前，在技術的推動下，電路的集成度越來越高，同時電路的設計水平不斷完善，這不僅提升了信號的傳輸效率，同時也改善了信號的傳輸質量。但由于信號在傳輸速度提升的過程中噪聲的存在，影響了信號的傳輸效率。因此研究高速數字電路信號傳輸，并采取針對性的措施做好噪聲的抑制工作，對于進一步推動電路的發展具有非常重要的現實意義。

1 數字電路優勢

針對于數字電子技術，對于其優勢而言，最大的優勢是該技術是由數字組合形成的，然而，這些數字的組合，主要是基于 0 到 9 之間的數。因此，基于計算機，在編碼過程中采用二進制的方式，能很容易就能實現聯網，具體而言，就是計算機與數字信號之間的連接。對于信息的保存來說，借助于數字信號，可實現對數據進行加密處理，同時，在信號轉換過程中，或者處理數字的過程中，對于數字電子技術而言，較為容易使用，而且可極大提高處理及轉換的速率，通過該技術的作用，有助于實現智能化的通信網絡。在當下發展形勢下，高效率、高質量的工作狀態，在很大程度上，主要基于通信網絡，而通信網絡的使用。

針對于數字信息而言，在進行傳播的過程中，主要基于數字信號，數字信號在傳播中，具有很多優勢，比如能在較短時間內傳播、傳播中處于靜止狀態等。值得一提的是，數字信號除了具有靜音的優勢，而且具有較強的抗干擾能力，通過該優勢，在傳播數字信號時，可有效抵抗外界因素的干擾，而且對于信息的傳播來說，有助于提高其傳播速度，傳播的信息更加精準。在遠距離傳輸信號方面，數字電子技術的優勢得以充分體現。在對信號進行保存時，只需通過簡單的運算程序，將所需傳輸的信息進行轉化，促使信號轉化為數字化的形式，并經過添加秘密來運送，通過這樣的方式，不僅便于儲存數字信號，而且在很大程度上，可確保輸送的安全性。

2 高速數字電路的信號傳輸

對于高速數字的信號傳輸質量與以下幾個方面有關：第一，傳輸線的質量；第二，信號傳輸的過程中，反射的基本情況；第三，串擾對信號傳輸的影響。由于不同情況下，信號傳輸的質量受到的影響因素存在差異，因此在實際工作中，需要綜合考量信號傳輸的影響因素，從而及時采取有效的措施提升數字信號的傳輸效率和傳輸質量。

■2.1 傳輸線的質量情況

在科學技術的推動下，高速數字電路應運而生，這種傳輸方式屬于一種新型的電路傳輸方式，并且信號在傳輸的過程中存在相當復雜的過程。對于整個傳輸路徑的設計，不僅需要以專業的電路理論知識為基礎，同時還應該重點考慮信號的衰減情況，并采取有效的措施保證信號的完成性，從而保證信號傳輸的穩定性和安全性。對于高速數字電路信號的傳輸而言，傳輸線非常重要，通常情況下，信號傳輸需要以印刷電路板為主要載體，這一器件的集成度相對較高，通常是由一層介質或者多層介質構成，并包括信號層、電源層以及底層的結構。由于當前半導體技術的進一步發展，印刷電路板的集成度越來越高，并且精度不斷提升。對于不同的層次而言，需要使用傳輸線、器件以及電源等完成連接。而在信號傳輸過程中使用的傳輸線，與器件中包含的電阻、電容以及電感存在一定的相似之處。

在特定的環境中，由于傳輸線的獨特性其也會呈現出相對特殊的電氣特性，主要是借助電容和電感表現出來。對于高速數字電路的應用設計，需要對傳輸線進行合理選擇，從而在提升信號傳輸速度的同時，保證信號的完整性。

■2.2 反射的影響

在高速數字電路的信號傳輸過程中，反射是還原信號的重要方式。在信號傳輸的過程中，每個點都存在瞬態阻抗，假如傳輸線屬于可控制的阻抗，瞬時阻抗可以在信號傳輸的過程中保持不變，那么可以認為這種阻抗與傳輸線的功能相同。在這種條件下，整個信號傳輸過程中，信號的發射也基本處于一個穩定不變的狀態。如果在傳輸過程中出現瞬時阻抗突變的情況，部分信號就會發生變化，在傳播過程中出現不同程度的折射和衰減現象，從而導致信號出現不同程度的失真。需要注意的是，在出現折射和衰減的過程中，信號被分成了幾個部分，一部分沿著原來的途徑傳輸，另一部分發生折射，因此最終能接收一定的信號，只是信號的完整性以及質量不能保證。因此，從一定程度而言，反射屬于信號傳輸中的有效標識，也是造成出現信號抑制的重要原因。由于反射問題的存在導致的信號波動，會影響噪聲情況，從而使電路出現不同程度的錯誤情況。就當前的研究可以發現，信號的反射是一種常見的問題，需要相關的技術人員提高重視程度，并且這種問題并不會受到地域的限制，在任何地方都有可能發生。

■2.3 串擾的影響

在高速數字電路的信號傳輸過程中，串擾也是一種常見的問題，通常在信號的傳輸過程中，存在兩個路徑，在傳輸路徑過程中存在一定程度的電磁效應，但這種效應較為明顯時，就會對整個信號傳輸的質量和效率造成影響，形成這種問題的主要原因在于邊緣唱的耦合作用。通常可以將串擾分成兩種形式，一種是電容性的串擾，另一種是電感性的串擾。造成這種串擾問題的原因在于電場或者磁場發生了一定的耦合。按照傳播方向的差異，又可以將其分為近端串擾和遠端串擾，在高速數字電路中，串擾是客觀存在的，電流的存在就會形成一定的磁場和電場，因此電磁感應對整個信號的影響也是必然的。這種現象的客觀存在也為高速電路的信號質量控制設計工作帶來了一定的困難。因此整個電路的設計工作需要明確串擾的影響，并積極采取有效的措施降低其對信號傳輸的影響。通常情況下，對于高速數字電路的設計工作，會在布線設計、板線連接以及封裝等過程進行處理。具體的可以增加線與線之間的距離，降低電磁效應，控制好耦合的長度，降低耦合的影響。并使用低介質常數的材料。對于串擾問題嚴重的線路，需要及時進行隔離處理，從而降低對信號的影響。需要注意的是，在實際電路設計過程中，還要充分考慮電路的集成度以及設計工程的需要情況，并綜合成本對線路的材質、布線以及間距進行選擇，必要時需要作出一定的取舍，從而保證信號傳輸的總體效益。

3 高速數字電路噪聲抑制的主要措施

就當前高速數字電路信號傳輸過程中的影響因素而言，可以從以下幾個方面入手，進行處理，從而提升信號的傳輸速率和質量，提升噪聲抑制水平，促進我國數字電路的進一步發展。第一，對內部設計進行優化；第二，合理分配網絡設置。

■3.1 優化內部設計

由于高速數字電路傳輸過程中噪聲的影響較大，不僅降低傳輸速率，同時也會影響信號的質量，因此在對數字電路進行設計的過程中，需要重視噪聲對信號的影響，對于不同的系統而言，需要根據傳輸的需要，對內部的元件進行調整，從而保證內部結構的合理性。就電路的容積而言，對整個電路功能的發揮具有直接影響。尤其是對噪聲處理，需要重視內部的優化設計，從而配置好元器件和線路之間的關系，改善信號的傳輸質量。具體需要做好以下幾個方面的工作：第一，在電路板的內板進行設計時，需要重視對器件的布局設計，既要滿足集成度的需要，還應該有效控制元器件之間存在的電磁等影響，從而合理控制元件的密度。并且保證不同的元器件都能夠進行及時的通風，保證透氣性良好，從而在確保傳輸信號質量的同時，保證元器件的使用壽命。第二，重視對電路系統的優化，尤其是散熱情況需要提升重視，保證電源供電的穩定性，有效避免出現局部過熱的情況，避免高溫高壓的出現，影響元件的性能。第三，在內部優化設計的過程中，需要做好配線的安裝工作，盡可能降低電磁耦合效應，減少公共阻抗，從而有效避免噪聲的出現。第四，適當做好接地的設計，保證電路結構的穩定性和安全性。

■3.2 有效對網絡系統進行分配

對于高速電路的設計優化而言，還需要做好電源網絡系統的分配工作，具體可以采取以下幾種方式改善電路中的噪聲情況：第一，對于中高壓電路而言，需要重視感應噪聲的位置，盡量選擇使用金屬屏蔽的方式，依靠電子裝置、引線以及遠距離的輸入和輸出進行處理，從而在一定程度上降低信號的傳輸長度，降低信號傳輸的阻抗，從而有效避免信號的衰減。第二，對于磁場引發的噪聲問題，需要選擇具有電磁感應的電力線，通過合理擺放電線的方式，有效消減電磁感應現象，降低對信號傳輸的影響。第三，對于火花放電噪聲而言，這也是影響信號質量和傳輸的重要因素。需要設計人員及時采用隔離的方式進行處理。

就以上幾種噪聲問題，在處理的過程中，需要結合實際情況，根據工程的實際需要，以及成本的控制情況，采取有效的措施控制相關因素對信號傳輸的影響。當前就高速電路的發展而言，噪聲的存在也成為重要問題，因此做好噪聲的抑制工作有利于進一步提升電路設計水平，保證信號傳輸。從而推動我國電子技術和集成電路的進一步發展。

4 結語

綜上所述，就當前而言，高速數字電路在科技的推動下日新月異，但高速電路信號傳輸過程中涉及到的信號質量問題也逐漸受到人們的重視。結合當前信號傳輸中的主要影響因素，及時采取有效的措施進行處理，客觀看待噪聲的存在，綜合材料、設計以及成本因素，對電路進行不斷優化，才能為我國高速數字電路的發展提供助力。