電壓容限是什么？電壓容量設(shè)計(jì)需要考慮哪些因素？

在高速pcb設(shè)計(jì)中，有很大一部分工作是進(jìn)行噪聲預(yù)算，規(guī)劃系統(tǒng)各種噪聲源產(chǎn)生噪聲大小。這就涉及到一個(gè)非?；A(chǔ)但十分重要的概念：電壓容限。

電壓容限是指驅(qū)動(dòng)器的輸出與接收端輸入在最壞情況下的靈敏度之間的差值。很多器件都是輸入電壓敏感的。圖中顯示了驅(qū)動(dòng)器輸出與接受器輸入電壓之間的邏輯關(guān)系。

對(duì)于驅(qū)動(dòng)器端輸出高電平不低于VOHmin，輸出低電平不高于VOLmax。而對(duì)于接收端輸入來說，只要高于VIHmin，就可以保證可靠接收到邏輯1，只要低于VILmax即可保證接受到邏輯0。而如果輸入電壓位于VIHmin和VILmax之間的區(qū)域時(shí)，可能被接收電路判為1，也可能判為0，因此對(duì)于接收電路來說輸入電壓不能處于這個(gè)不定態(tài)區(qū)域。以高電平輸出和輸入關(guān)系來看，最小的輸出值和最小允許輸入值之間存在一個(gè)差值，這個(gè)值就是高電平的電壓容限。

即：高電平電壓容限=VOHmin- VIHmin。同理低電平電壓容限=VIHmin -VILmax。

電壓容限為處理電路系統(tǒng)中各種不理想因素提供了一個(gè)緩沖地帶，使得系統(tǒng)能夠在一定程度上容忍發(fā)送和接收過程中的信號(hào)畸變。電壓容限在系統(tǒng)噪聲預(yù)算設(shè)計(jì)中占有重要的作用，系統(tǒng)最終的噪聲總量不能超過電壓容限，否則，信號(hào)進(jìn)入接收端的不定態(tài)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將無法正常工作。

實(shí)際系統(tǒng)中總會(huì)有不理想的因素，造成信號(hào)的惡化，引入噪聲。下面幾種情況都會(huì)引入噪聲：

1、由于回路阻抗的存在，回路中必然產(chǎn)生壓降，導(dǎo)致各邏輯器件之間存在地電位差。門電路發(fā)送的信號(hào)是本地地電位上的一個(gè)固定電位，如果發(fā)送端與接收端的參考電位之間發(fā)生了偏移，那么收到的將會(huì)是另外一個(gè)電位。

2、某些邏輯系列產(chǎn)品的門限電平是一個(gè)溫度的函數(shù)。溫度較低的門電路到溫度較高的門電路的信號(hào)傳送可能容限減少或者負(fù)的容限值。

3、快速變化的返回信號(hào)電流，流經(jīng)接地通路電感，引起邏輯器件之間的對(duì)地電壓變化。這些對(duì)地電壓差對(duì)于接收信號(hào)電位的影響就像上面所說的直流地電位差一樣。這是感性串?dāng)_的一種形式。

4、鄰近線路上的信號(hào)可能通過各自的互容或互感相互耦合，對(duì)某個(gè)指定的線路產(chǎn)生串?dāng)_。串?dāng)_疊加到預(yù)期的接收信號(hào)之上，可能使一個(gè)好信號(hào)偏移到鄰近開關(guān)門限。

5、振鈴、反射、長的線路使二進(jìn)制信號(hào)的形狀產(chǎn)生扭曲。與發(fā)射端相比，接收端變化了的信號(hào)顯得更?。ɑ蚋螅?。容限為信號(hào)失真流出了一些容許限度。

前兩種情況在所有電子系統(tǒng)都會(huì)存在，無論其運(yùn)行速度如何。后三種是高速系統(tǒng)特有的。這3個(gè)高速效應(yīng)都隨被傳輸信號(hào)的大小而改變：信號(hào)返回電流越大，引起的地電位差越高。信號(hào)電壓（或電流）越大，產(chǎn)生的串?dāng)_越多，而且傳輸信號(hào)越大，表現(xiàn)出的振鈴和反射越嚴(yán)重。因此不論是低速還是高速系統(tǒng)，都不可避免的引入噪聲，而電壓容限給了系統(tǒng)調(diào)整地余地。