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Integridad de señal en los circuitos digitales

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La muestra de reloj en un flujo de datos

En el receptor, los datos son muestras en los bordes de un reloj de referencia.

Cuanto mayor es la apertura del ojo, resulta más fácil establecer la muestra CLK en el medio de un bit dado para probar los datos.

Cualquier atenuación de amplitud, reflexión o inestabilidad hará que el diagrama de ojo esté más cerrado y que la ventana válida de datos y el tiempo de bit válido sean mucho más estrechos, provocando un error en el extremo de recepción.

Ahora, vamos a examinar cuando un canal o una interconexión necesita tratarse como una línea de transmisión y revisar algunos de los principales motivos de las pérdidas de transmisión en un sistema como un teléfono móvil (smartphone) o una tableta.

Alta frecuencia y línea de transmisión

Un diseño de baja frecuencia implica que las longitudes de onda son muy superiores a la longitud de cable y la resistencia de unas trazas de PCB y las interconexiones no dependen de la frecuencia, por lo que los efectos de la línea de transmisión pueden ser insignificantes.

Muestra CLK
Muestra CLK

Y, por otro lado, los diseños de alta frecuencia cuentan con una longitud de onda mucho menor que la longitud de cable y todas las propiedades físicas y las dimensiones de interconexión de una traza tienen que controlarse, por lo que se puede obtener una línea de transmisión con un conjunto de características eléctricas para una aplicación dada.

El punto en el que debemos tratar las interconexiones como una línea de transmisión aparece cuando se opera a la máxima frecuencia, ya que la longitud de traza podría exceder en 1/10 la longitud de onda de esa frecuencia.

En este punto, necesitamos modelar las trazas con elementos especializados y considerar todos los elementos dependientes de la frecuencia, incluyendo capacidades e inductancias parásitas y sus efectos en la atenuación de señal.

Otra manera de decidir a qué frecuencia una interconexión se debe tratar como una línea de transmisión es tener en cuenta el tiempo de subida (tr) de la señal.

En muchos de los nodos de proceso nm, las señales de elevada ratio de datos tienen tiempos de subida y caída agudos, requiriéndose que un canal o una interconexión se trate como unas líneas de transmisión. Cuando estas señales viajan a través de un canal, las pérdidas y las características de propagación se rigen por el tiempo de subida de la señal dada.

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