數字電路信號傳輸噪聲的控制措施研究

陳淑芳

（福州職業技術學院，福建 福州 350001）

0 引 言

由于半導體技術和集成電路的不斷發展，信號的傳輸速度越來越快。其中，信號質量和完整性成為人們關注的焦點。對于數字電路而言，噪聲的存在很大程度上影響了信號質量。因此，技術改進和結構優化過程中需要明確噪聲的主要來源。

當前，電路的集成度越來越高，且電路設計水平不斷完善，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展具有非常重要的現實意義。

1 數字電路技術的優勢分析

數字電路電子技術由數字組合形成，數字主要在［0，9］內。計算機編碼時，選擇二進制方式，聯網難度較小，較易實現計算機與數字信號之間的對接。保存信息數據時，通過數字信號實現對數據的加密處理，難度較小，可以提高信息處理與傳遞的速度，可借助數字信號技術搭建智能通信網絡。就當前情況來說，信號高效率傳遞有助于提高通信網絡使用質量與效率，促進相關技術的進步與發展。

現代數字信息傳播建立在數字信號基礎上。利用數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勢。除了良好的靜音效果外，數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性。數字信號技術在遠距離信號傳輸過程中具有顯著優勢，可以增加保密內容，在提高信號傳輸速度的基礎上保證信號傳輸的安全性[1]。

2 數字電路信號傳輸噪聲的成因

高速數字信號傳輸質量與傳輸線質量、信號傳輸過程中反射的基本情況以及串擾對信號傳輸的影響3方面有關。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，從而及時采取有效措施來提升數字信號的傳輸效率和傳輸質量。

2.1 傳輸線質量

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，且信號傳輸過程相當復雜。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，還應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、穩定性以及安全性。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，由一層介質或者多層介質構成，并包括信號層、電源層以及底層的結構。當前半導體技術的進一步發展，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]。

在特定的環境中，由于傳輸線的獨特性會呈現出相對特殊的電氣特性，主要借助電容和電感表現出來。高速數字電路的應用設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，從而出現不同程度的折射和衰減現象，導致信號出現不同程度的失真。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量[3]。一定程度上而言，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。反射問題導致信號波動，會影響噪聲情況，使電路出現錯誤。就當前的研究可以發現，信號反射是一種常見問題，需要相關技術人員高度重視。此外，發射問題不受地域限制，在任何地方都有可能發生。

2.3 串擾因素

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。信號傳輸的兩個路徑存在一定程度的電磁效應，但這種效應較為明顯時，就會影響整個信號傳輸的質量和效率。形成這種問題的主要原因在于邊緣的耦合作用?？梢詫⒋當_分成兩種形式，一種是電容性串擾，另一種是電感性串擾。造成串擾的原因是電場或者磁場發生了一定的耦合。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是必然的。這種現象的客觀存在給高速電路的信號質量控制設計工作帶來了一定的困難，需要整個電路的設計工作明確并積極采取有效的措施來降低串擾的影響。通常情況下，高速數字電路的設計會在布線設計、板線連接以及封裝等過程中處理串擾問題，可以使用低介質常數的材料并增加線與線之間的距離，降低電磁效應，控制好耦合的長度，從而降低耦合的影響。串擾問題嚴重的線路需要及時進行隔離處理，以降低對信號的影響。實際電路設計過程中，要充分考慮電路的集成度和設計工程的需要情況，并綜合成本選擇線路的材質、布線以及間距，必要時作出一定的取舍，從而保證信號傳輸的總體效益[4]。

3 數字電路信號傳輸噪聲的控制措施

可以從內部設計優化、合理分配網絡設置以及引入數字信號技術3個方面入手，處理當前高速數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、質量和噪聲抑制水平，進一步促進我國數字電路的發展。

3.1 優化內部設計

由于噪聲對高速數字電路傳輸的影響較大，不僅會降低傳輸速率，也會影響信號的質量，因此在數字電路設計時需要重視噪聲對信號的影響。需要根據傳輸需要，調整不同系統的內部元件，從而保證內部結構的合理性。電路的容積對整個電路功能的發揮具有直接影響，因此噪聲的處理需要重視內部的優化設計，配置好元器件和線路之間的關系，從而改善信號的傳輸質量[5]。第一，設計電路板內板時，需要重視器件的布局設計，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，確保傳輸信號質量的同時，延長元器件的使用壽命。第二，重視電路系統的優化，尤其是散熱情況的提升，保證電源供電的穩定性，有效避免出現局部過熱和高溫高壓影響元件性能的情況。第三，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，做好接地設計，保證電路結構的穩定性和安全性。

3.2 有效分配網絡系統

高速電路的設計優化需要做好電源網絡系統的分配工作。第一，對于中高壓電路而言，重視感應噪聲的位置，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的阻抗，從而有效避免信號的衰減。第二，針對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，火花放電噪聲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方式進行處理。以上幾種噪聲問題處理過程中，需要結合實際情況、工程的實際需要以及成本的控制情況，采取有效措施控制。當前就高速電路的發展而言，做好噪聲的抑制工作有利于提升電路設計水平，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[6]。

3.3 引入數字信號技術

網絡數字信號處理技術是由網絡技術延伸出的一種數字電子技術，具有明顯優勢。它以數字傳承技術為基礎，對網絡信號加以轉化，可為后續信號的轉變提供技術支持，提升了數字信號的傳輸質量，保證了其安全性。數字信號后處理技術是數字電子技術和網絡技術相結合的一種新型數字處理技術，需要依靠當前科學技術的推動。利用數字信號后處理技術能夠幫助用戶轉化需要傳輸的信號和內容，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，該技術的處理過程是對數字信號的轉化，使其變成相對應的模擬信號，然后利用網絡通道進行傳輸，再利用相應的解碼器獲取正確的傳輸內容，由此形成一個閉合回路，從而保證信號傳輸的安全性。此外，數字信號后處理技術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準的一致性。

4 結 論

高速數字電路在科技的推動下日新月異，但涉及到的信號質量問題。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、設計以及成本因素不斷優化電路，才能為我國高速數字電路的發展提供助力。