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信號完整性(SI)問題解決得越早,設計的效率就越高,從而可避免在電路板設計完成之后才增加端接器件。SI設計規劃的工具和資源不少,本文探索信號完整性的核心議題以及解決SI問題的幾種方法,在此忽略設計過程的技術細節。
[關鍵詞]信號 電路 研究
一、設計方案提出
隨著IC輸出開關速度的提高,不管信號周期如何,幾乎所有設計都遇到了信號完整性問題。即使過去你沒有遇到SI問題,但是隨著電路工作頻率的提高,今后一定會遇到信號完整性問題。
信號完整性問題主要指信號的過沖和阻尼振蕩現象,它們主要是IC驅動幅度和跳變時間的函數。也就是說,即使布線拓撲結構沒有變化,只要芯片速度變得足夠快,現有設計也將處于臨界狀態或者停止工作。我們用兩個實例來說明信號完整性設計是不可避免的。
實例之一:在通信領域,前沿的電信公司正為語音和數據交換生產高速電路板(高于500MHz),此時成本并不特別重要,因而可以盡量采用多層板。這樣的電路板可以實現充分接地并容易構成電源回路,也可以根據需要采用大量離散的端接器件,但是設計必須正確,不能處于臨界狀態。
SI和EMC專家在布線之前要進行仿真和計算,然后,電路板設計就可以遵循一系列非常嚴格的設計規則,在有疑問的地方,可以增加端接器件,從而獲得盡可能多的SI安全裕量。電路板實際工作過程中,總會出現一些問題,為此,通過采用可控阻抗端接線,可以避免出現SI問題。簡而言之,超標準設計可以解決SI問題。
關于布線、拓撲結構和端接方式,工程師通常可以從CPU制造商那里獲得大量建議,然而,這些設計指南還有必要與制造過程結合起來。在很大程度上,電路板設計師的工作比電信設計師的工作要困難,因為增加阻抗控制和端接器件的空間很小。此時要充分研究并解決那些不完整的信號,同時確保產品的設計期限。
二、設計準則
1.電路板的層疊
某些項目組對PCB層數的確定有很大的自主權,而另外一些項目組卻沒有這種自主權,因此,了解你所處的位置很重要。與制造和成本分析工程師交流可以確定電路板的層疊誤差,這時還是發現電路板制造公差的良機。比如,如果你指定某一層是50Ω阻抗控制,制造商怎樣測量并確保這個數值呢?
