陳淑芳

（福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350001）

0 引 言

由于半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路的不斷發(fā)展，信號的傳輸速度越來越快。其中，信號質(zhì)量和完整性成為人們關(guān)注的焦點。對于數(shù)字電路而言，噪聲的存在很大程度上影響了信號質(zhì)量。因此，技術(shù)改進和結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中需要明確噪聲的主要來源。

當(dāng)前，電路的集成度越來越高，且電路設(shè)計水平不斷完善，不僅提升了信號傳輸效率，也改善了信號的傳輸質(zhì)量。但是，信號傳輸過程中存在噪聲，影響了信號的傳輸效率，因此研究高速數(shù)字電路信號傳輸，采取針對性的措施做好噪聲抑制工作，對進一步推動電路的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字電路技術(shù)的優(yōu)勢分析

數(shù)字電路電子技術(shù)由數(shù)字組合形成，數(shù)字主要在［0，9］內(nèi)。計算機編碼時，選擇二進制方式，聯(lián)網(wǎng)難度較小，較易實現(xiàn)計算機與數(shù)字信號之間的對接。保存信息數(shù)據(jù)時，通過數(shù)字信號實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的加密處理，難度較小，可以提高信息處理與傳遞的速度，可借助數(shù)字信號技術(shù)搭建智能通信網(wǎng)絡(luò)。就當(dāng)前情況來說，信號高效率傳遞有助于提高通信網(wǎng)絡(luò)使用質(zhì)量與效率，促進相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展。

現(xiàn)代數(shù)字信息傳播建立在數(shù)字信號基礎(chǔ)上。利用數(shù)字信號傳播信息具有傳播速度快、安全性高以及傳播靜音效果好等顯著優(yōu)勢。除了良好的靜音效果外，數(shù)字信號還具有極強的抗外界干擾能力，可以提高信息傳播的精準(zhǔn)性。數(shù)字信號技術(shù)在遠距離信號傳輸過程中具有顯著優(yōu)勢，可以增加保密內(nèi)容，在提高信號傳輸速度的基礎(chǔ)上保證信號傳輸?shù)陌踩訹1]。

2 數(shù)字電路信號傳輸噪聲的成因

高速數(shù)字信號傳輸質(zhì)量與傳輸線質(zhì)量、信號傳輸過程中反射的基本情況以及串?dāng)_對信號傳輸?shù)挠绊?方面有關(guān)。由于不同情況下信號傳輸?shù)馁|(zhì)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?shù)挠绊懸蛩?，從而及時采取有效措施來提升數(shù)字信號的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。

2.1 傳輸線質(zhì)量

在科學(xué)技術(shù)的推動下，高速數(shù)字電路應(yīng)運而生。這種傳輸方式屬于一種新型的電路傳輸方式，且信號傳輸過程相當(dāng)復(fù)雜。整個傳輸路徑的設(shè)計不僅需要以專業(yè)的電路理論知識為基礎(chǔ)，還應(yīng)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整性、穩(wěn)定性以及安全性。對于高速數(shù)字電路信號的傳輸而言，傳輸線非常重要，通常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，由一層介質(zhì)或者多層介質(zhì)構(gòu)成，并包括信號層、電源層以及底層的結(jié)構(gòu)。當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)的進一步發(fā)展，使得印刷電路板的集成度越來越高，且精度不斷提升。不同的層次需要使用傳輸線、器件以及電源等完成連接。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[2]。

在特定的環(huán)境中，由于傳輸線的獨特性會呈現(xiàn)出相對特殊的電氣特性，主要借助電容和電感表現(xiàn)出來。高速數(shù)字電路的應(yīng)用設(shè)計需要合理選擇傳輸線，從而在提升信號傳輸速度的同時，保證信號的完整性。

2.2 反射因素

在高速數(shù)字電路的信號傳輸過程中，反射是還原信號的重要方式。每個點都存在瞬時阻抗，假如傳輸線屬于可控制阻抗，瞬時阻抗可以在信號傳輸過程中保持不變，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，信號的反射基本處于一個穩(wěn)定不變的狀態(tài)。如果在傳輸過程中出現(xiàn)瞬時阻抗突變的情況，部分信號就會發(fā)生變化，從而出現(xiàn)不同程度的折射和衰減現(xiàn)象，導(dǎo)致信號出現(xiàn)不同程度的失真。折射和衰減過程中，信號被分成幾個部分，一部分沿著原來的途徑傳輸，另一部分發(fā)生折射，因此最終能接收一定的信號，但不能保證信號的完整性和質(zhì)量[3]。一定程度上而言，反射屬于信號傳輸中的有效標(biāo)識，也是造成出現(xiàn)信號抑制的重要原因。反射問題導(dǎo)致信號波動，會影響噪聲情況，使電路出現(xiàn)錯誤。就當(dāng)前的研究可以發(fā)現(xiàn)，信號反射是一種常見問題，需要相關(guān)技術(shù)人員高度重視。此外，發(fā)射問題不受地域限制，在任何地方都有可能發(fā)生。

2.3 串?dāng)_因素

在高速數(shù)字電路的信號傳輸過程中，串?dāng)_也是一種常見的問題。信號傳輸?shù)膬蓚€路徑存在一定程度的電磁效應(yīng)，但這種效應(yīng)較為明顯時，就會影響整個信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。形成這種問題的主要原因在于邊緣的耦合作用?？梢詫⒋?dāng)_分成兩種形式，一種是電容性串?dāng)_，另一種是電感性串?dāng)_。造成串?dāng)_的原因是電場或者磁場發(fā)生了一定的耦合。按照傳播方向的差異，它又可以分為近端串?dāng)_和遠端串?dāng)_。在高速數(shù)字電路中，串?dāng)_是客觀存在的。電流的存在會形成一定的磁場和電場，因此電磁感應(yīng)對整個信號的影響是必然的。這種現(xiàn)象的客觀存在給高速電路的信號質(zhì)量控制設(shè)計工作帶來了一定的困難，需要整個電路的設(shè)計工作明確并積極采取有效的措施來降低串?dāng)_的影響。通常情況下，高速數(shù)字電路的設(shè)計會在布線設(shè)計、板線連接以及封裝等過程中處理串?dāng)_問題，可以使用低介質(zhì)常數(shù)的材料并增加線與線之間的距離，降低電磁效應(yīng)，控制好耦合的長度，從而降低耦合的影響。串?dāng)_問題嚴(yán)重的線路需要及時進行隔離處理，以降低對信號的影響。實際電路設(shè)計過程中，要充分考慮電路的集成度和設(shè)計工程的需要情況，并綜合成本選擇線路的材質(zhì)、布線以及間距，必要時作出一定的取舍，從而保證信號傳輸?shù)目傮w效益[4]。

3 數(shù)字電路信號傳輸噪聲的控制措施

可以從內(nèi)部設(shè)計優(yōu)化、合理分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置以及引入數(shù)字信號技術(shù)3個方面入手，處理當(dāng)前高速數(shù)字電路信號傳輸過程中的影響因素，從而提升信號的傳輸速率、質(zhì)量和噪聲抑制水平，進一步促進我國數(shù)字電路的發(fā)展。

3.1 優(yōu)化內(nèi)部設(shè)計

由于噪聲對高速數(shù)字電路傳輸?shù)挠绊戄^大，不僅會降低傳輸速率，也會影響信號的質(zhì)量，因此在數(shù)字電路設(shè)計時需要重視噪聲對信號的影響。需要根據(jù)傳輸需要，調(diào)整不同系統(tǒng)的內(nèi)部元件，從而保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性。電路的容積對整個電路功能的發(fā)揮具有直接影響，因此噪聲的處理需要重視內(nèi)部的優(yōu)化設(shè)計，配置好元器件和線路之間的關(guān)系，從而改善信號的傳輸質(zhì)量[5]。第一，設(shè)計電路板內(nèi)板時，需要重視器件的布局設(shè)計，既要滿足集成度的需要，又要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，保證不同的元器件都能夠及時通風(fēng)，確保傳輸信號質(zhì)量的同時，延長元器件的使用壽命。第二，重視電路系統(tǒng)的優(yōu)化，尤其是散熱情況的提升，保證電源供電的穩(wěn)定性，有效避免出現(xiàn)局部過熱和高溫高壓影響元件性能的情況。第三，內(nèi)部優(yōu)化設(shè)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(yīng)，減少公共阻抗，從而有效避免噪聲的出現(xiàn)。第四，做好接地設(shè)計，保證電路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 有效分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

高速電路的設(shè)計優(yōu)化需要做好電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分配工作。第一，對于中高壓電路而言，重視感應(yīng)噪聲的位置，盡量選擇金屬屏蔽方式，依靠電子裝置、引線以及遠距離輸入和輸出，在一定程度上降低信號的傳輸長度和信號傳輸?shù)淖杩?，從而有效避免信號的衰減。第二，針對磁場引發(fā)的噪聲問題，需要選擇具有電磁感應(yīng)的電力線，通過合理擺放電線的方式，有效消減電磁感應(yīng)現(xiàn)象，降低對信號傳輸?shù)挠绊?。第三，火花放電噪聲也是影響信號質(zhì)量和傳輸?shù)闹匾蛩?，需要設(shè)計人員及時采用隔離方式進行處理。以上幾種噪聲問題處理過程中，需要結(jié)合實際情況、工程的實際需要以及成本的控制情況，采取有效措施控制。當(dāng)前就高速電路的發(fā)展而言，做好噪聲的抑制工作有利于提升電路設(shè)計水平，保證信號傳輸，從而推動我國電子技術(shù)和集成電路的進一步發(fā)展[6]。

3.3 引入數(shù)字信號技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號處理技術(shù)是由網(wǎng)絡(luò)技術(shù)延伸出的一種數(shù)字電子技術(shù)，具有明顯優(yōu)勢。它以數(shù)字傳承技術(shù)為基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)信號加以轉(zhuǎn)化，可為后續(xù)信號的轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支持，提升了數(shù)字信號的傳輸質(zhì)量，保證了其安全性。數(shù)字信號后處理技術(shù)是數(shù)字電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的一種新型數(shù)字處理技術(shù)，需要依靠當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的推動。利用數(shù)字信號后處理技術(shù)能夠幫助用戶轉(zhuǎn)化需要傳輸?shù)男盘柡蛢?nèi)容，為其賦予獨特的加密和解密方式，從而提高信號的安全性。另外，該技術(shù)的處理過程是對數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化，使其變成相對應(yīng)的模擬信號，然后利用網(wǎng)絡(luò)通道進行傳輸，再利用相應(yīng)的解碼器獲取正確的傳輸內(nèi)容，由此形成一個閉合回路，從而保證信號傳輸?shù)陌踩?。此外，?shù)字信號后處理技術(shù)在整個傳輸過程中一直沿用二進制傳輸模式，在一定程度上能夠確保傳輸模式和標(biāo)準(zhǔn)的一致性。

4 結(jié) 論

高速數(shù)字電路在科技的推動下日新月異，但涉及到的信號質(zhì)量問題。結(jié)合當(dāng)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(shè)計以及成本因素不斷優(yōu)化電路，才能為我國高速數(shù)字電路的發(fā)展提供助力。