随着晶体管尺寸缩小和开关频率的增加,噪声成为一个更大的问题。
在我理想的数字世界,我常常梦想,信号电压利润率总是积极的,信号时间利润总是积极的,电源电压总是在工作电压范围内,和我们的环境完全是良性的。
不幸的是,没有人住在这个理想世界中,不管我有多想。现实世界是又脏又吵,我们设计的配电从来都不是完美的。电源电压可以低于操作电压范围导致系统故障或失败,噪声和减少信号切换瞬变创造利润,利润率和阻抗不连续扭曲信号减少信号。
更糟的是,我们有辐射或进行噪声来自内部和外部的资源来应对,静电放电和雷电中断或破坏系统,老化和热应力、机械应力和组件都可以导致系统失败。在这个简短的系列博客,我想看一些这些问题和措施我们可以应用到我们的设计消除或至少减少其中的一些问题。
在这第一个博客,我想看一些典型的噪声来源。这里显示的表显示了两种类型的电磁兼容性或EMC。电磁兼容的定义是电子设备正常运转的能力在其特定的电磁环境。
EMC包含两种不同的类型:电磁干扰和电磁干扰,EMS或电磁敏感性。EMI通常被称为辐射噪声,指的是干扰引起的噪声,而EMS称为噪声敏感性,指由于噪声对系统造成的损害。
在下面的表中,你可以看到不同类型的EMC和典型的现象,他们的事业。第三列列出了一些典型的产品可以影响EMI和EMS,操作造成干扰或损坏系统。这个列表决不是完整的,只显示一些典型的例子。
25年前,我在处理设备就像那些在我们H8家庭,实现了在当时很先进的工艺技术,使用μm 1.0甚至0.8μm CMOS技术。今天的设备使用更先进的工艺技术,最新的设备在我们的RA单片机家庭实施40纳米技术,与线宽度小于25倍H8我以前使用。
随着晶体管尺寸的最新设备变得越来越小,可能更重要的是,晶体管开关频率变得更快,噪声变得越来越因素导致设备故障。
在上面的图中,您可以看到一个简化的对比使用老技术的设备,操作显示晶体管的通道长度1μm,与当时的设备通常操作快8 MHz时钟,晶体管开关速度慢和最新的设备操作高达200 MHz或超越,与晶体管通道长度是40 nm。
在这种情况下,您可以看到开关时间更快,和最新的设备,信号可以比我们正试图处理噪声信号。因此,噪声已经成为一个大问题我们朝着更小的几何过程。瑞萨已经采取了许多措施。在我们的设备上,用功能来帮助进行设计操作在这样的环境中,与精心设计的电源电路和优化I / O缓冲区和专业保护电路,但它仍然是非常重要的在我们的设计有任何影响降到最低,最后,如果噪声输入设备,它是更难消除。
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