集成电路的噪声抑制

电气传动２００３年第１期一

集成电路的噪声抑制

金长星１。２刘皓宇２

１．合肥工业走学２．承德石油高等专科学校

摘要：文章分析了集成电路产生噪声干扰的原困，对影响噪声干扰的几太因素进行了详细论述，提出了解决噪声干扰的方法。

美键词：集成电路噪声干扰抑制

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集成电路有可能成为１个严重的噪声干扰源。这种干扰不仅影响电路正常工作，同时还对环境造成电磁污染。一般这种噪声干扰有２种方式：一种是辐射式，一种是传导式。这些噪声尖刺对于接在同一交流电网上的其它电子设备会产生较大影响。噪声频谱扩展至１００ＭＨｚ以上。在实验室中，可以用高频示波器（１００ＭＨ２以上）观察一般单片机系统板上某个集成电路电源与地引脚之间的波形，可以看到噪声尖刺峰一峰值可达数百ｍＶ甚至伏级。

１噪声成因

数字电路的特点是输出状态高速变化并伴随着电流跳变，如典型的Ｉ。ｓＴＴＬ电路，高低电平状态变化可在５ｎｓ左右的瞬间完成，跳变电流幅度约４～５ｍＡ，由数字电路分析可证明如下关系

，Ｂｗ＝ｌ／ｍ。

式中：，Ｂｗ为跳变电流的频率；ｆ，为电流上升下降的时间，，ｊｗ数值可达数十ＭＨｚ至上百ＭＨｚ以上。

常用数字集成电路的上升、下降时间及对应的频带如表１所示。由表１可知；必须把以ＴＴＬ电路为代表的数字集成电路作为射频系统看待，将分析干扰的出发点建立在数十ＭＨｚ的射频信号的基础上。那种仅以时钟频率为依据而判定电路工作频带的概念是错误的。对于一个射频系统，噪声可由下列原因之一引起。

１．１串扰

在电路布局高度密集的印刷板上，信号可经过布线间的电容性耦台（分布电容）和电感性耦合５８（互感）相互串扰而成为干扰噪声。

表１集成电路的上升、下降时间及对应的频带

集成电路上升／下降带宽集成电路上升／下降带宽系列时阊（ｎＢ）（ＭＨｚ）系列时问（ｎ§）（ＭＨ；）

ＣＭｏＳ６３ＡＩ，Ｓ４８０

ＴＴＬ０２ＦＡＳＴ３１０６

ＨＣＭｏＳ３２ＡＳ２１Ｓ９

Ｉ』ＳＴＴＬ６４ＥＣＬ２１５９

１．２阻抗不匹配引起的反射

常用ＬｓＴＴＩ。集成电路高、低电平的输入阻抗分别为４００ｋｎ和４ｋｎ；输出阻抗为１００ｎ和１０ｎ左右。而常用的扁平电缆，印刷电路板上的走线等信号传输线的特性阻抗一般在１１０ｎ左右，阻抗不匹配引起的反射是不可避免的。

１．３电源线

地线系统的公共阻抗噪声。高速的跳变电流

在公共走线上的压降可引起噪声。以上３个原因中，最为严重、影响最大的是公共阻抗噪声。它是系统内部噪声、外部的传导噪声、辐射噪声的最根本根源。

２噪声分析

２．１跳变电流的影响

图ｌａ是４个非门组成的简单数字电路，图ｌｂ是非门的电原理图，门１和门２有一公共地线阻抗ｚＧ。假设门１原状态为高电平，由图１ｂ可知，ｖ。导通、Ｖｔ截止，此时分布电容ｃ。充电至电源电压。当门１由高电平跳变至低电平时，首先ｃ。必须经ｖ；放电，然后，低电平才能传递到门３，于是公共阻抗ＺＧ上便流过一很大的放电电流，产生公共阻抗噪

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