在高速数字电路飞速发展的今天，信号的频率不断提高, 信号完整性设计在P C B设计中显得日益重要。其中由于传输线效应所引起的信号反射问题是信号完整性的一个重要方面。本文研究分析了高速PCB 设计中的反射问题的产生原因，并利用HyperLynx 软件进行了仿真，最后提出了相应的解决方法。
上传时间： 2013-10-16
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“地”通常被定义为一个等位点，用来作为两个或更多系统的参考电平。信号地的较好定义是一个低阻抗的路径，信号电流经此路径返回其源。我们主要关心的是电流，而不是电压。在电路中具有有限阻抗的两点之间存在电压差，电流就产生了。在接地结构中的电流路径决定了电路之间的电磁耦合。因为闭环回路的存在，电流在闭环中流动，所以产生了磁场。闭环区域的大小决定着磁场的辐射频率，电流的大小决定着噪声的幅度。在实施接地方法时存在两类基本方法：单点接地技术和多点接地技术。在每套方案中，又可能采用混合式的方法。针对某一个特殊的应用，如何选择最好的信号接地方法取决于设计方案。只要设计者依据电流流量和返回路径的概念，就可以以同时采用几种不同的方法综合加以考虑
上传时间： 2013-11-15
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本文将接续介绍电源与功率电路基板，以及数字电路基板导线设计。宽带与高频电路基板导线设计a.输入阻抗1MHz，平滑性(flatness)50MHz 的OP增幅器电路基板图26 是由FET 输入的高速OP 增幅器OPA656 构成的高输入阻抗OP 增幅电路，它的gain取决于R1、R2，本电路图的电路定数为2 倍。此外为改善平滑性特别追加设置可以加大噪讯gain，抑制gain-频率特性高频领域时峰值的R3。图26 高输入阻抗的宽带OP增幅电路图27 是高输入阻抗OP 增幅器的电路基板图案。降低高速OP 增幅器反相输入端子与接地之间的浮游容量非常重要，所以本电路的浮游容量设计目标低于0.5pF。如果上述部位附着大浮游容量的话，会成为高频领域的频率特性产生峰值的原因，严重时频率甚至会因为feedback 阻抗与浮游容量，造成feedback 信号的位相延迟，最后导致频率特性产生波动现象。此外高输入阻抗OP 增幅器输入部位的浮游容量也逐渐成为问题，图27 的电路基板图案的非反相输入端子部位无full ground设计，如果有外部噪讯干扰之虞时，接地可设计成网格状(mesh)。图28 是根据图26 制成的OP 增幅器Gain－频率特性测试结果，由图可知即使接近50MHz频率特性非常平滑，-3dB cutoff频率大约是133MHz。
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上传时间： 2013-11-13
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第一部分 信号完整性知识基础.................................................................................5第一章 高速数字电路概述.....................................................................................51.1 何为高速电路...............................................................................................51.2 高速带来的问题及设计流程剖析...............................................................61.3 相关的一些基本概念...................................................................................8第二章 传输线理论...............................................................................................122.1 分布式系统和集总电路.............................................................................122.2 传输线的RLCG 模型和电报方程...............................................................132.3 传输线的特征阻抗.....................................................................................142.3.1 特性阻抗的本质.................................................................................142.3.2 特征阻抗相关计算.............................................................................152.3.3 特性阻抗对信号完整性的影响.........................................................172.4 传输线电报方程及推导.............................................................................182.5 趋肤效应和集束效应.................................................................................232.6 信号的反射.................................................................................................252.6.1 反射机理和电报方程.........................................................................252.6.2 反射导致信号的失真问题.................................................................302.6.2.1 过冲和下冲.....................................................................................302.6.2.2 振荡：.............................................................................................312.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................342.6.3.1 串行匹配.........................................................................................352.6.3.1 并行匹配.........................................................................................362.6.3.3 差分线的匹配.................................................................................392.6.3.4 多负载的匹配.................................................................................41第三章 串扰的分析...............................................................................................423.1 串扰的基本概念.........................................................................................423.2 前向串扰和后向串扰.................................................................................433.3 后向串扰的反射.........................................................................................463.4 后向串扰的饱和.........................................................................................463.5 共模和差模电流对串扰的影响.................................................................483.6 连接器的串扰问题.....................................................................................513.7 串扰的具体计算.........................................................................................543.8 避免串扰的措施.........................................................................................57第四章 EMI 抑制....................................................................................................604.1 EMI/EMC 的基本概念..................................................................................604.2 EMI 的产生..................................................................................................614.2.1 电压瞬变.............................................................................................614.2.2 信号的回流.........................................................................................624.2.3 共模和差摸EMI ..................................................................................634.3 EMI 的控制..................................................................................................654.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 电场屏蔽.........................................................................................654.3.1.2 磁场屏蔽.........................................................................................674.3.1.3 电磁场屏蔽.....................................................................................674.3.1.4 电磁屏蔽体和屏蔽效率.................................................................684.3.2 滤波.....................................................................................................714.3.2.1 去耦电容.........................................................................................714.3.2.3 磁性元件.........................................................................................734.3.3 接地.....................................................................................................744.4 PCB 设计中的EMI.......................................................................................754.4.1 传输线RLC 参数和EMI ........................................................................764.4.2 叠层设计抑制EMI ..............................................................................774.4.3 电容和接地过孔对回流的作用.........................................................784.4.4 布局和走线规则.................................................................................79第五章 电源完整性理论基础...............................................................................825.1 电源噪声的起因及危害.............................................................................825.2 电源阻抗设计.............................................................................................855.3 同步开关噪声分析.....................................................................................875.3.1 芯片内部开关噪声.............................................................................885.3.2 芯片外部开关噪声.............................................................................895.3.3 等效电感衡量SSN ..............................................................................905.4 旁路电容的特性和应用.............................................................................925.4.1 电容的频率特性.................................................................................935.4.3 电容的介质和封装影响.....................................................................955.4.3 电容并联特性及反谐振.....................................................................955.4.4 如何选择电容.....................................................................................975.4.5 电容的摆放及Layout ........................................................................99第六章 系统时序.................................................................................................1006.1 普通时序系统...........................................................................................1006.1.1 时序参数的确定...............................................................................1016.1.2 时序约束条件...................................................................................1063.2 高速设计的问题.......................................................................................2093.3 SPECCTRAQuest SI Expert 的组件.......................................................2103.3.1 SPECCTRAQuest Model Integrity .................................................2103.3.2 SPECCTRAQuest Floorplanner/Editor .........................................2153.3.3 Constraint Manager .......................................................................2163.3.4 SigXplorer Expert Topology Development Environment .......2233.3.5 SigNoise 仿真子系统......................................................................2253.3.6 EMControl .........................................................................................2303.3.7 SPECCTRA Expert 自动布线器.......................................................2303.4 高速设计的大致流程...............................................................................2303.4.1 拓扑结构的探索...............................................................................2313.4.2 空间解决方案的探索.......................................................................2313.4.3 使用拓扑模板驱动设计...................................................................2313.4.4 时序驱动布局...................................................................................2323.4.5 以约束条件驱动设计.......................................................................2323.4.6 设计后分析.......................................................................................233第四章 SPECCTRAQUEST SIGNAL EXPLORER 的进阶运用..........................................2344.1 SPECCTRAQuest Signal Explorer 的功能包括：................................2344.2 图形化的拓扑结构探索...........................................................................2344.3 全面的信号完整性(Signal Integrity)分析.......................................2344.4 完全兼容 IBIS 模型...............................................................................2344.5 PCB 设计前和设计的拓扑结构提取.......................................................2354.6 仿真设置顾问...........................................................................................2354.7 改变设计的管理.......................................................................................2354.8 关键技术特点...........................................................................................2364.8.1 拓扑结构探索...................................................................................2364.8.2 SigWave 波形显示器........................................................................2364.8.3 集成化的在线分析(Integration and In-process Analysis) .236第五章 部分特殊的运用...............................................................................2375.1 Script 指令的使用..................................................................................2375.2 差分信号的仿真.......................................................................................2435.3 眼图模式的使用.......................................................................................249第四部分：HYPERLYNX 仿真工具使用指南............................................................251第一章 使用LINESIM 进行前仿真.......................................................................2511.1 用LineSim 进行仿真工作的基本方法...................................................2511.2 处理信号完整性原理图的具体问题.......................................................2591.3 在LineSim 中如何对传输线进行设置...................................................2601.4 在LineSim 中模拟IC 元件.....................................................................2631.5 在LineSim 中进行串扰仿真...................................................................268第二章 使用BOARDSIM 进行后仿真......................................................................2732.1 用BOARDSIM 进行后仿真工作的基本方法...................................................2732.2 BoardSim 的进一步介绍..........................................................................2922.3 BoardSim 中的串扰仿真..........................................................................309
上传时间： 2014-04-18
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信号完整性问题是高速PCB 设计者必需面对的问题。阻抗匹配、合理端接、正确拓扑结构解决信号完整性问题的关键。传输线上信号的传输速度是有限的，信号线的布线长度产生的信号传输延时会对信号的时序关系产生影响，所以PCB 上的高速信号的长度以及延时要仔细计算和分析。运用信号完整性分析工具进行布线前后的仿真对于保证信号完整性和缩短设计周期是非常必要的。在PCB 板子已焊接加工完毕后才发现信号质量问题和时序问题，是经费和产品研制时间的浪费。1.1 板上高速信号分析我们设计的是基于PowerPC 的主板，主要由处理器MPC755、北桥MPC107、北桥PowerSpanII、VME 桥CA91C142B 等一些电路组成，上面的高速信号如图2-1 所示。板上高速信号主要包括：时钟信号、60X 总线信号、L2 Cache 接口信号、Memory 接口信号、PCI 总线0 信号、PCI 总线1 信号、VME 总线信号。这些信号的布线需要特别注意。由于高速信号较多，布线前后对信号进行了仿真分析，仿真工具采用Mentor 公司的Hyperlynx7.1 仿真软件，它可以进行布线前仿真和布线后仿真。
上传时间： 2013-11-04
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磁芯电感器的谐波失真分析 摘 要：简述了改进铁氧体软磁材料比损耗系数和磁滞常数ηB，从而降低总谐波失真THD的历史过程，分析了诸多因数对谐波测量的影响，提出了磁心性能的调控方向。 关键词：比损耗系数， 磁滞常数ηB ，直流偏置特性DC-Bias，总谐波失真THD Analysis on THD of the fer rite co res u se d i n i nductancShi Yan Nanjing Finemag Technology Co. Ltd., Nanjing 210033 Abstract: Histrory of decreasing THD by improving the ratio loss coefficient and hysteresis constant of soft magnetic ferrite is briefly narrated. The effect of many factors which affect the harmonic wave testing is analysed. The way of improving the performance of ferrite cores is put forward. Key words: ratio loss coefficient，hysteresis constant，DC-Bias，THD 近年来，变压器生产厂家和软磁铁氧体生产厂家，在电感器和变压器产品的总谐波失真指标控制上，进行了深入的探讨和广泛的合作，逐步弄清了一些似是而非的问题。从工艺技术上采取了不少有效措施，促进了质量问题的迅速解决。本文将就此热门话题作一些粗浅探讨。 一、 历史回顾 总谐波失真（Total harmonic distortion） ，简称THD，并不是什么新的概念，早在几十年前的载波通信技术中就已有严格要求<1>。1978年邮电部公布的标准YD/Z17－78“载波用铁氧体罐形磁心”中，规定了高μQ材料制作的无中心柱配对罐形磁心详细的测试电路和方法。如图一电路所示，利用LC组成的150KHz低通滤波器在高电平输入的情况下测量磁心产生的非线性失真。这种相对比较的实用方法，专用于无中心柱配对罐形磁心的谐波衰耗测试。 这种磁心主要用于载波电报、电话设备的遥测振荡器和线路放大器系统，其非线性失真有很严格的要求。 图中 ZD —— QF867 型阻容式载频振荡器，输出阻抗 150Ω， Ld47 —— 47KHz 低通滤波器，阻抗 150Ω，阻带衰耗大于61dB， Lg88 ——并联高低通滤波器，阻抗 150Ω，三次谐波衰耗大于61dB Ld88 ——并联高低通滤波器，阻抗 150Ω，三次谐波衰耗大于61dB FD —— 30～50KHz 放大器， 阻抗 150Ω， 增益不小于 43 dB，三次谐波衰耗b3(0)≥91 dB, DP —— Qp373 选频电平表，输入高阻抗， L ——被测无心罐形磁心及线圈， C ——聚苯乙烯薄膜电容器CMO-100V-707APF±0.5%,二只。 测量时，所配用线圈应用丝包铜电磁线SQJ9×0.12(JB661-75)在直径为16.1mm的线架上绕制 120 匝， （线架为一格） ， 其空心电感值为 318μH（误差1％） 被测磁心配对安装好后，先调节振荡器频率为 36.6～40KHz， 使输出电平值为+17.4 dB， 即选频表在 22′端子测得的主波电平 （P2）为+17.4 dB，然后在33′端子处测得输出的三次谐波电平（P3）， 则三次谐波衰耗值为：b3(+2)= P2+S+ P3 式中：S 为放大器增益dB 从以往的资料引证， 就可以发现谐波失真的测量是一项很精细的工作，其中测量系统的高、低通滤波器，信号源和放大器本身的三次谐波衰耗控制很严，阻抗必须匹配，薄膜电容器的非线性也有相应要求。滤波器的电感全由不带任何磁介质的大空心线圈绕成，以保证本身的“洁净” ，不至于造成对磁心分选的误判。 为了满足多路通信整机的小型化和稳定性要求， 必须生产低损耗高稳定磁心。上世纪 70 年代初，1409 所和四机部、邮电部各厂，从工艺上改变了推板空气窑烧结，出窑后经真空罐冷却的落后方式，改用真空炉，并控制烧结、冷却气氛。技术上采用共沉淀法攻关试制出了μQ乘积 60 万和 100 万的低损耗高稳定材料，在此基础上，还实现了高μ7000～10000材料的突破，从而大大缩短了与国外企业的技术差异。当时正处于通信技术由FDM（频率划分调制）向PCM（脉冲编码调制） 转换时期， 日本人明石雅夫发表了μQ乘积125 万为 0.8×10 ，100KHz）的超优铁氧体材料<3>，其磁滞系数降为优铁
上传时间： 2014-12-24
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I2C总线器件在高抗干扰系统中的应用: 摘要：本文先对I2C总线协议进行了简要叙述，然后介绍了一些常用的抗干扰措施，最后提供了一个利用I2C总线器件24WC01组成的高抗干扰应用方案。 一、I2C总线概述 I2C总线是一双线串行总线，它提供一小型网络系统为总线上的电路共享公共的总线。总线上的器件有单片机LCD驱动器以及E2PROM器等。型号有：PCF8566T、SAA1064T、24WC01等。 两根双向线中，一根是串行数据线（SDA），另一根是串行时钟线（SCL）。总线和器件间的数据传送均由这根线完成。每一个器件都有一个唯一的地址，以区别总线上的其它器件。当执行数据传送时，谁是主器件，谁是从器件详见表1。主器件是启动数据发送并产生时钟信号的器件。被寻址的任何器件都可看作从器件。I2C总线是多主机总线，意思是可以两个或更多的能够控制总线的器件与总线连接。
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根据汽车发动机控制芯片的工作环境，针对常见的温度失效问题，提出了一种应用在发动机控制芯片中的带隙基准电压源电路。该电路采用0.18 μm CMOS工艺，采用电流型带隙基准电压源结构，具有适应低电源电压、电源抑制比高的特点。同时还提出一种使用不同温度系数的电阻进行高阶补偿的方法，实现了较宽温度范围内的低温度系数。仿真结果表明，该带隙基准电路在-50℃~+125℃的温度范围内，实现平均输出电压误差仅5.2 ppm/℃，可用于要求极端严格的发动机温度环境。该电路电源共模抑制比最大为99 dB，可以有效缓解由发动机在不同工况下产生的电源纹波对输出参考电压的影响。
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电平转换在工业控制远距离数据传输过程中被广泛采用，取得了良好的效果。阐述了另一种数据传输的电路——电流环,该电路将电平信号转换为电流信号，以电流作为数据传输的载体，在恶劣工业环境下具有较强的抗噪、抗干扰的能力。
上传时间： 2014-12-24
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虽然单电源轨到轨运算放大器已得到广泛使用，但常常必须从单一(正)输入供电轨产生两个供电轨，以便为模拟信号链的其他部分供电。这些部分的电流一般较低，正负电源具有相对匹配良好的负载。针对该问题，本文在常见的解决方案之外提出了一种更优的方法，该解决方案使用SEPIC-Cuk转换器，由一个输出不受调节的Cuk转换器连接到一个输出受到调节的SEPIC转换器的开关节点组成。这一组合产生的两个高效电源几乎能在所有条件下都非常好地保持一致。
上传时间： 2013-11-17
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