(1) 谐振导致脉冲波形失真

由于上述阐释假设数字信号脉冲波形是理想的矩形波，如果波形因电路状况而偏离了矩形波，则需要进行修正。脉冲波形失真的其中一个原因在于驱动器IC、接收器IC和线路的谐振。本章节讲述谐振导致波形失真时频谱的变化。

如果忽略线路的影响，C-MOS数字电路可以视为如图2-4-10模型图所示的非常简单的电路，用于在模拟中获得理想的脉冲波形。

(2) 因线路长振铃导致噪声增加的示例

如果将线路的影响加入此电路，波形会是什么样的？计算结果如图2-4-10所示。图2-4-11对比了有线路电路和无线路电路的波形，其中假设线路长达20 cm，以使波形变得明显。如果有线路，信号波形出现很大的振铃。相应地，会发现在约150MHz处谐波出现显著上升的趋势。（为了观察振铃，在比图2-4-10更宽的范围内测量了电压）

图2-4-11 线路的影响导致振铃

(3) 通过试验确认振铃

在实际数字电路中经常看到这样的振铃。图2-4-12显示了一个测量结果示例，其中连接了一根20 cm的导线。尽管不如图2-4-11中模拟结果那么强烈，振铃还在以相似循环出现，显示出在150MHz左右谐波显著增加的趋势。因此，如果数字电路连接了一根更长的信号线，信号波形更可能遭受振铃影响。在这种情况下，振铃频率可能导致更高的谐波电位，进而造成噪声问题。

图2-4-12中测量结果的振铃相对而言小于图2-4-11中测量结果的振铃。这是因为实际电路在IC和线路中多少有些损耗，造成了短时间的衰减。电压也更低，低于图2-4-12中的3 V。

此外，测量时使用频带2.5GHz的FET探针作为电压探针，其电压比为10:1。因此，图2-4-12所示的频谱值为20dB，低于实际值。

图2-4-12 观察示例（测量的振铃）

(4) 线路中的电感导致谐振，进而形成振铃

图2-4-11所示的振铃是因线路电感在信号电路内形成的谐振电路的结果。图2-4-13(a)为模型图。

在图2-4-13(a)中记录了线路中微小的电感和静电容量。通过这种方式可以了解到信号电路中创建了一个RLC串联谐振电路。

当放大图2-4-11信号上升部分中产生的振铃时，可以发现循环周期约为7ns的阻尼震荡波形，如图2-4-13(b)所示。7ns的循环周期等同于143MHz频率，几乎与图2-4-11中观察到的上升谐波的频率（150MHz）一致。

(5) 线路中有多少电感？

根据传输理论指示的单位长度参数，图2-4-11中所假定20 cm导线的电感和静电容量的计算结果分别为约140nH和10pF。如果将这些值应用于图2-4-13(a)中的RLC串联谐振电路，谐振频率估计为110MHz左右。尽管这个结果比图2-4-11中观察到的150MHz小30%，但还是基本一致，因此图2-4-13(a)中的简化模型与理解振铃机制有关。

如果需要更准确地估计谐振频率，需要将线路作为传输线而不是使用电感和静电容量等集中参数。（请参考技术文档，查阅如何计算线路的单位长度参数及如何将线路作为传输线[参考文献 5,6,7]）

图2-4-13 振铃的起因

(6) 通过铁氧体磁珠吸收振铃

通常，为了抑制谐振，要使用阻尼电阻器。如果想同时减少噪声，则有效的方法是使用铁氧体磁珠替代阻尼电阻器。图2-4-14显示了在之前模型中使用铁氧体磁珠的计算结果。此外，图2-4-15显示了在图2-4-12中使用的测试电路中使用铁氧体磁珠的计算结果。

由于图2-4-14和图2-4-15中连接了铁氧体磁珠，振铃已经被消除了，150MHz左右的谐波升高也消失了，且同时也降低了500MHz以下整个频率范围中的谐波电平。通过这种方式，铁氧体磁珠能够有效抑制谐振和不需要的谐波。铁氧体磁珠已经广泛用于消除数字信号谐波造成的噪声。

图2-4-14 通过铁氧体磁珠抑制振铃（计算结果）

图2-4-15 通过铁氧体磁珠抑制振铃（计算结果）