地弹

1.1、地弹的概念 
地弹、振铃、串扰、信号反射······这几个在信号完整性分析总是分析的重点对象。初学者一看:好高深! 其实,感觉高深是因为你满天听到“地弹”二字,却到处找不到“地弹的真正原理”。 如果你认真读笔者的“噪声的起源”章节,其实你已经认识了地弹! 地弹,就是地噪声! 
1.2、为何叫地弹

既然是地噪声,为啥叫“地弹”?为什么既然是一样的东西,却换了个名称,害的我苦苦思索不得其解? 低频时,地噪声主要是因为构成地线的导体有“电阻”,电路系统的电流都要流经地线而产生的电势差波动。 高频时,地噪声主要是因为构成地线的导体有“电感”,电路系统的电流快速变化地经过这个“电感”时,“电感”两端激发出更强的电压扰动,形象的称为“地弹”。 地弹,一般对IC而言。因为芯片内部的“电路地”和芯片的“地引脚”实际上是用一根很细很细的金线连接起来的,所以这个金线电感较大,所以可能会导致芯片内部电路的地和现实PCB的地有强烈的“电压差波动”——很强的地弹现象!这个地弹不像PCB板那样,可以通过增加去耦电容减弱。 假设你有一块B PCB板,一块A主板;B PCB板插在主板上使用。再假设A、B的地线连接点不够大,当A、B间有高速信号通讯时,B板上的“地平面”和A板上的“地平面”将有较大的“地间电压差波动”。这同样是一种PCB板上的“地弹效应”。

地弹,其实是“地噪声”的别名而已,理解就好!估计你不用往下看都可以了。

2、地弹形成的机理和危害

本来不想写地弹的机理,感觉与“噪声的起源”重复了。但思来想去,感觉这么经典的问题,还是不怕多提几下,所以又写了下来。

2.1、地弹形成的机理

如下图,红色框内代表数字电路。“噪声的起源”章节中已经讲述:当下图中S5在不断的向左右切换时,由于地线上E、A间的R14电阻的存在,E点将相对于A点产生电势差。在高频状态下,E、A电势差的主要起因不再是“E、A间的电阻”,而是“E、A间的电感”。

“E点的地”相对于“A点的地”的地噪声就是电路系统工作时的地弹现象。