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
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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
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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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开关电源并联系统中往往存在两个并联电源性能参数不同甚至差异较大的情况，因此不能采用传统的并联均流方案来平均分摊电流，这就需要按各个电源模块的输出能力分担输出功率。基于这种灵活性的需要，本设计在采用主从设置法设计并联均流开关电源的基础上新增加了单片机控制模块，实现了分流比可任意调节、各模块电流可实时监控的半智能化并联开关电源系统。实测结果表明，该并联开关电源系统分流比设置误差小于0.5%，具有总过流和单路过流保护功能。
上传时间： 2014-12-24
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介绍了2H桥级联电路结构，研究和分析了用于多电平逆变器的三种不同的多载波PWM调制策略，并分析了逆变器侧输出电压频谱。在上述调制策略基础上结合多参考波调制方法，采用新型的多参考波和多载波的PWM技术，在Matlab/Simulink环境下构建了PWM调制模型。仿真结果与典型的多载波PWM策略结果的比较显示，新型的多载波控制方法能够小幅减小总谐波的失真率（THD），改善了输出电压频谱。
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器件的静态电流即 IQ 是进行一个低功耗、高效能设计时很重要但却常常被误用的参数。许多电池供电型应用中，轻负载或者无负载待机状态下，电池提供的电流决定了系统的总运行时间。在集成开关转换器中，IQ 仅为该电池电流的一部分。本文将介绍 IQ 的定义，说明其测量方法，介绍何谓 IQ 以及不应使用它的情况，并说明避免常见测量误差的同时如何使用 IQ 的一些设计考虑。本文适用于所有德州仪器（TI）TPS61xxx、TPS62xxx 或者 TPS650xx 器件。
上传时间： 2013-11-09
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简要分析串联三相桥式12脉波整流电路的基本原理，针对谐波对电网的影响以及提高功率因素，采用谐波注入三相桥式12脉波整流电路，实现24脉波无源多电平整流。基于matlab/simlink建立谐波注入12脉波整流电路的仿真模型。实验结果表明，谐波注入法明显降低交流侧电流的谐波含量和输入电流总畸变率（THD），同时改善功率因素，大大降低了谐波对电网的干扰，提高了电能的利用率。
上传时间： 2013-11-14
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基于输入28.5 VDC，输出总功率180 W的机载计算机电源的设计，为满足“GJB181飞机供电特性”中对飞机用电设备输入28.5 VDC时过压浪涌80 V/50ms的要求，采用检测输入电压并控制MOSFET导通和关断的方法，通过对该电路的理论数据分析及与实际测试数据做比较，模拟了80 V/50 ms过压浪涌的试验，并用示波器记录了测试波形，得出该设计电路在输入28.5 VDC时，可以完全满足GJB181飞机供电特性过压浪涌要求的结论。并通过扩展应用介绍了在其他输入电压类型时过压浪涌保护电路的设计。
上传时间： 2013-10-18
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本文是关于安富利公司低成本电表解决方案的介绍。 电表用于测量居民、商业或用电设备的电能消耗。 特性 （1）RS232的图形化用户界面 (GUI) 可以显示能量(度)、功率(瓦)、电压(伏)、电流(安)、功率因子(PF)、频率(赫兹) 的测量结果 （2）电压和电流测量范围宽 输入指标 （1）输入电压范围: 90V到264V交流电压 （2）输入电流: 0~10A （3）总功率: 2640W （4）空载功耗可以低于300mW @264Vac/ 63Hz 和140mW @90Vac/47Hz （5）1% 高测量精度
上传时间： 2013-12-06
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本书内容翔实、精炼，介绍了进行电源设计必须了解的几乎所有相关的知识，包括以下几个方面。 拓扑概述——常用的15种拓扑；功率开关管的最大电流应力和最大电压应力；对于有确定的输入输出电压、输出功率的功率开关管，最佳拓扑的选择；最佳拓扑的选择；最佳功率开关管的选择。 高频磁原理——铁氧体磁心磁带、集肤效应和邻近效应损耗。 变压器设计——与频率、磁密度、铁心面积和绕线面积以及拓扑有关的函数公式推导；磁心、线圈、变压器总损耗，以及温升的计算；使用常用拓扑的变压器设计实例。 直流电流偏置电感设计——导通直流偏置电流的电感设计。 磁放大器、缓冲器的设计以及谐振变换器。 反馈环稳定性。 主要拓扑的精确波形。 本书第二版增加了该领域内目前最受关注的关于电流的章节，包括功率因数校正、荧火灯使用的高频镇流器和笔记本电脑设计的低输入电压电源。 内容简介本书从最基本的开关变换器分析入手，系统地阐述开关电源电路（设计）的功率转换和脉宽调制原理、驱动电路与闭环反馈的稳定性及磁性元件的设计原则；对各功率变换器器件的参数选择和变换器各部分波形进行了定量分析；利用闭环反馈振荡机理，详细讨论了开关电源电流、电压环反馈系统的稳定性；论述高频开关电源在功率因数校正技术、软开关技术，以及电子镇流器技术等方面的最新动态和发展趋势。内容上不仅对各功率变换器的原理有详尽、系统的论述，同时给出多种新型的拓扑及对应电路反馈环的设计实例。 本书可以作为学习、研究高频开关电源的高校师生的教材，也可作为从事开关电源设计、开发的工程师的设计参考资料。
标签： Switching_Power_Supply_Design Second_Edition 开关电源设计
上传时间： 2013-11-21
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