现代的电子设计和芯片制造技术正在飞速发展，电子产品的复杂度、时钟和总线频率等等都呈快速上升趋势，但系统的电压却不断在减小，所有的这一切加上产品投放市场的时间要求给设计师带来了前所未有的巨大压力。要想保证产品的一次性成功就必须能预见设计中可能出现的各种问题，并及时给出合理的解决方案，对于高速的数字电路来说，最令人头大的莫过于如何确保瞬时跳变的数字信号通过较长的一段传输线，还能完整地被接收，并保证良好的电磁兼容性，这就是目前颇受关注的信号完整性（SI）问题。本章就是围绕信号完整性的问题，让大家对高速电路有个基本的认识，并介绍一些相关的基本概念。 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...................................................................................1066.2 源同步时序系统.......................................................................................1086.2.1 源同步系统的基本结构...................................................................1096.2.2 源同步时序要求...............................................................................110第七章 IBIS 模型................................................................................................1137.1 IBIS 模型的由来...................................................................................... 1137.2 IBIS 与SPICE 的比较.............................................................................. 1137.3 IBIS 模型的构成...................................................................................... 1157.4 建立IBIS 模型......................................................................................... 1187.4 使用IBIS 模型......................................................................................... 1197.5 IBIS 相关工具及链接..............................................................................120第八章 高速设计理论在实际中的运用.............................................................1228.1 叠层设计方案...........................................................................................1228.2 过孔对信号传输的影响...........................................................................1278.3 一般布局规则...........................................................................................1298.4 接地技术...................................................................................................1308.5 PCB 走线策略............................................................................................134
标签： 信号完整性
上传时间： 2014-05-15
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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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随着城市轨道交通的发展，信号系统的技术及功能也在不断地提高和增强。基于城市轨道交通信号系统具有高度智能化、自动化、信息化的特点，同时对信号设备的安全性、可靠性要求很高的考虑，信号系统必须采用高可靠性的供电系统。为此，西安地铁1号线信号系统配置了智能化、模块化、网络化的智能电源系统，以满足西安地铁1号线信号设备的要求。介绍了西安地铁1号线信号电源系统的构成和工作原理，阐明了信号电源系统对于地铁安全、可靠运营的重要性，并对其实现方案进行了探讨。
上传时间： 2013-10-14
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测量传感头Rogowski线圈是光电电流互感器的关键部分。通过分析Rogowski线圈的测量原理及Rogowski线圈的等效电路,导出了测量关系。对Rogowski线圈的采样信号进行预处理,分析了处理电路的频率特性。Rogowski线圈及其处理电路的实验数据表明,被测电流与输出电压之间呈良好的线性关系, Rogowski线圈具有非常充裕的带宽。
上传时间： 2013-10-11
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在三相PWM 整流器的功率管驱动信号中加入死区时间可防止电压直通,但这会对变换器的电压电流波形产生影响,称之为死区效应。为此,详细描述了死区时间内变换器的工作过程,提出了三相PWM 整流器的死区电压效应和电流效应,并分别进行了定量分析。然后结合空间矢量调制策略,引入了死区效应空间矢量的概念,统一并从本质上解释了死区的两种效应。为了克服死区效应的不良影响,提出了两种补偿措施,并详细介绍了利用DSP 的数字实现方法,这两种措施均不需要改变硬件电路,也不会增加控制器的复杂度和负担。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和补偿措施的有效性,还指明了进一步研究的方向。
上传时间： 2013-10-21
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摘 要: 在纺织纱线的张力测试中,为了对小张力进行有效的测试, 利用电阻应变传感器作为信号转换器件, 通 过对其输出信号进行分析, 设计出相应的小信号放大滤波电路。设计应用了高精度斩波稳零运算放大器芯片 TLC2652作为小信号放大电路的核心器件,实验证明其放大效果理想,并给出了相应的实验数据。
上传时间： 2014-12-26
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为了使音频信号分析仪小巧可靠，成本低廉，设计了以2片MSP430F1611单片机为核心的系统。该系统将音频信号送入八阶巴特沃兹低通滤波器，对信号进行限幅放大、衰减、电平位移、缓冲，并利用一单片机负责对前级处理后的模拟信号进行采样，将采集得到的音频信号进行4 096点基2的FFT计算，并对信号加窗函数提高分辨率，另一单片机负责对信号的分析及控制显示设备。此设计精确的测量了音频信号的功率谱、周期性、失真度指标，达到较高的频率分辨率，并能将测量结果通过红外遥控器显示在液晶屏上。 Abstract: o make the audio signal analyzer cheaper， smaller and more reliable， this system sends the audio signal to the eight-order butterworth filter， and then amplifies， attenuates， buffers it in a limiting range， transfers the voltage level of the signal before utilizing two MSP430F1611 MCU to realize the audio analysis. One is charged for sampling and dealing with the processed audio signal collected by the 4096 point radix-2 FFT calculation and imposes the window function to improve the frequency resolution. The other one controls the display and realizes the spectrum， periodicity， power distortion analysis in high resolution which is displayed in the LCD screen through the infrared remote control.
上传时间： 2013-12-11
上传用户：jasonheung
介绍了一种用单片机控制的智能微波信号源发生器,以美国国家半导体公司的低功率,高性能的δ-Σ小数分频数字锁相环电路LMX2485和YTO为核心构成.微波信号源的工作频率范围为8~14GHz,频率分辨率为40GHz.分析了设计方案及实现过程中的关键技术,给出了部分实验结果.
上传时间： 2013-10-20
上传用户：banlangen
!方波信号是数字电路中非常重要的信号源!其产生方法有很多途径"本设计是基于MPLAB平台通过对方波信号发生器的电路分析!介绍了方波信号的产生原理和软件实现过程!并利用’:.单片机的定时器#计数器技术对PIC16F877A进行编程$通过对TMRO模块进行设置!使其分频比改变!产生V种不同频率的方波信号!同时改变初始值!产生任意频率的方波信号"
上传时间： 2013-10-23
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摘要：超低频信号发生器是科研、教学、制造业中一种最常用的通用仪器，输出波形一般固定为正弦波、三角波、锯齿波和方波，不能实现有时在实验和工程应用中需要的特殊信号或自定义信号。而要实现这一要求，不是做成硬件式的专用信号发生器，就是用计算机系统来完成，前者仍然不灵活，后者费用太高。然而应用单片机技术，通过软件与硬件的有机结合由硬件电路搭成一个环境平台，再由软件程序把要求的“任意函数信号”数据表嵌入在单片机程序存储器内，通过软件程序更改输出波形数据表，即可方便实现输出任意函数信号，而无需变动硬件电路。本原理样机使用单片机AT89C51，对其进行一次固化，可以安排四种任意波形，频率范围为0.001～800Hz，幅值范围为0～±10V。本文中对原理样机的软硬件系统的性能和误差进行了定量分析，并设计了一套使用Intel公司的新一代16位单片机80296SA对该样机进行了性能提升的新型样机方案，然后对新型样机方案进行了原理分析和性能分析，并给出了误差的定量计算，表明此方案不但可使样机的原理频率范围提高至1500Hz，输出幅值不变，输出分辨率提高至212，使波形质量大为改善。希望这种性价比较高的函数信号发生器对科研、教学、制造业有所帮助。关键词：单片机应用 MCS51 MCS296 超低频信号发生器
上传时间： 2013-11-20
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