大多数工程师选择逻辑元件时重点考虑的是其功能、运行速度和内部逻辑门的传输延迟，很少把精力放在考虑逻辑元件的电磁效应上。但实际情况是，当元件的运行速度加快时，伴随着内部传输延迟下降，射频电流会增大，导致串扰和振铃现象的发生。
图 元件封装产生的地环路
当数字元件改变逻辑状态时，就会产生交变电流。在有限时间周期内，当输出晶体管开关动作时，元件的电压直接短路到地。这种短路时间通常是皮秒（ps）级，这种尖峰变化可以在频谱分析仪上看到。
不同的逻辑元件具有不同的设计特点。这些特点随着CMOS、TTL和ECL的不同而变化。这些特点包括输入电源能耗、速度／能量关系、封装形式、边沿变化率
在电子工程领域，逻辑元件是构建数字系统的基础，它们用于执行基本的布尔逻辑操作，如与、或、非等。然而，在设计高速电子系统时，仅仅关注逻辑元件的功能、速度和传输延迟是不够的，还需要深入理解它们的电磁效应。这是因为随着元件运行速度的提升，射频电流增加，可能会引发串扰和振铃现象，这对系统稳定性产生负面影响。
串扰是指相邻信号线间的相互干扰，通常由于信号快速变化产生的瞬态电流通过印制电路板的互连导致。振铃则是信号在开关过程中产生的过冲或下冲，可能会影响信号的准确性和可靠性。这些问题在高速逻辑元件中尤为显著，因为它们的开关动作发生在皮秒级别，产生的电流尖峰会在频谱分析仪上被检测到。
逻辑元件有多种类型，包括CMOS（互补金属氧化物半导体）、TTL（晶体管-晶体管逻辑）和ECL（发射极耦合逻辑）。每种技术都有其特定的设计特点和性能指标。例如，CMOS元件以其低功耗著称，但速度相对较慢；TTL元件速度快，但功耗较高；ECL则以极高的速度闻名，但功耗更大且对电源要求严格。
逻辑元件的设计特点不仅包括输入电源能耗，还涉及到速度与能量的关系。速度较快的元件通常需要更多的能量来驱动，而较慢的元件则可能更加节能。封装形式也是重要的考虑因素，因为它影响到元件的散热、尺寸以及与其他组件的互连。此外，边沿变化率（上升时间和下降时间）决定了信号的传输速度和质量，过快的边沿变化可能导致串扰和振铃。
为了解决这些问题，一些逻辑元件内置了时钟偏移电路，能够控制内部逻辑门的开关速度，确保传输延迟的精确性。在设计时，应选择速度适中、满足时序要求的元件，避免使用过快的元件，这不仅有助于减少电磁干扰（EMI），还可以提高信号质量。例如，选择上升时间大于5 ns的元件可以有效地抑制振铃，并降低串扰风险。
理解逻辑元件的电磁特性、选择合适的元件速度以及合理设计系统时序是确保电子系统稳定和高效的关键。工程师在设计过程中必须兼顾功能、速度、能耗和电磁兼容性，才能创造出可靠的高速数字系统。
