随着系统设计复杂性和集成度的大规模提高，电子系统设计师们正在从事100MHZ以上的电路设计，总线的工作频率也已经达到或者超过50MHZ，有一大部分甚至超过100MHZ。目前约80% 的设计的时钟频率超过50MHz，将近50% 以上的设计主频超过120MHz，有20%甚至超过500M。当系统工作在50MHz时，将产生传输线效应和信号的完整性问题；而当系统时钟达到120MHz时，除非使用高速电路设计知识，否则基于传统方法设计的PCB将无法工作。因此，高速电路信号质量仿真已经成为电子系统设计师必须采取的设计手段。只有通过高速电路仿真和先进的物理设计软件，才能实现设计过程的可控性。传输线效应基于上述定义的传输线模型，归纳起来，传输线会对整个电路设计带来以下效应。 · 反射信号Reflected signals · 延时和时序错误Delay & Timing errors · 过冲(上冲/下冲)Overshoot/Undershoot · 串扰Induced Noise (or crosstalk) · 电磁辐射EMI radiation
上传时间： 2013-11-05
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一、PCB设计团队的组建建议 二、高性能PCB设计的硬件必备基础三、高性能PCB设计面临的挑战和工程实现 1.研发周期的挑战 2.成本的挑战 3.高速的挑战 4.高密的挑战 5.电源、地噪声的挑战 6.EMC的挑战 7.DFM的挑战四、工欲善其事，必先利其器摘要：本文以IT行业的高性能的PCB设计为主线，结合Cadence在高速PCB设计方面的强大功能，全面剖析高性能PCB设计的工程实现。正文：电子产业在摩尔定律的驱动下，产品的功能越来越强，集成度越来越高、信号的速率越来越快，产品的研发周期也越来越短，PCB的设计也随之进入了高速PCB设计时代。PCB不再仅仅是完成互连功能的载体，而是作为所有电子产品中一个极为重要的部件。本文从高性能PCB设计的工程实现的角度，全面剖析IT行业高性能PCB设计的方方面面。实现高性能的PCB设计首先要有一支高素质的PCB设计团队。一、PCB设计团队的组建建议自从PCB设计进入高速时代，原理图、PCB设计由硬件工程师全权负责的做法就一去不复返了,专职的PCB工程师也就应运而生。
上传时间： 2013-10-24
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数字与模拟电路设计技巧IC与LSI的功能大幅提升使得高压电路与电力电路除外，几乎所有的电路都是由半导体组件所构成，虽然半导体组件高速、高频化时会有EMI的困扰，不过为了充分发挥半导体组件应有的性能，电路板设计与封装技术仍具有决定性的影响。 模拟与数字技术的融合由于IC与LSI半导体本身的高速化，同时为了使机器达到正常动作的目的，因此技术上的跨越竞争越来越激烈。虽然构成系统的电路未必有clock设计，但是毫无疑问的是系统的可靠度是建立在电子组件的选用、封装技术、电路设计与成本，以及如何防止噪讯的产生与噪讯外漏等综合考虑。机器小型化、高速化、多功能化使得低频/高频、大功率信号/小功率信号、高输出阻抗/低输出阻抗、大电流/小电流、模拟/数字电路，经常出现在同一个高封装密度电路板，设计者身处如此的环境必需面对前所未有的设计思维挑战，例如高稳定性电路与吵杂(noisy)性电路为邻时，如果未将噪讯入侵高稳定性电路的对策视为设计重点，事后反复的设计变更往往成为无解的梦魇。模拟电路与高速数字电路混合设计也是如此，假设微小模拟信号增幅后再将full scale 5V的模拟信号，利用10bit A/D转换器转换成数字信号，由于分割幅宽祇有4.9mV，因此要正确读取该电压level并非易事，结果造成10bit以上的A/D转换器面临无法顺利运作的窘境。另一典型实例是使用示波器量测某数字电路基板两点相隔10cm的ground电位，理论上ground电位应该是零，然而实际上却可观测到4.9mV数倍甚至数十倍的脉冲噪讯(pulse noise)，如果该电位差是由模拟与数字混合电路的grand所造成的话，要测得4.9 mV的信号根本是不可能的事情，也就是说为了使模拟与数字混合电路顺利动作，必需在封装与电路设计有相对的对策，尤其是数字电路switching时，ground vance noise不会入侵analogue ground的防护对策，同时还需充分检讨各电路产生的电流回路(route)与电流大小，依此结果排除各种可能的干扰因素。以上介绍的实例都是设计模拟与数字混合电路时经常遇到的瓶颈，如果是设计12bit以上A/D转换器时，它的困难度会更加复杂。
上传时间： 2014-02-12
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采用Xlinx公司的Virtex5系列FPGA设计了一个用于多种高速串行协议的数据交换模块,并解决了该模块实现中的关键问题.该交换模块实现4X模式RapidIO协议与4X模式PCI Express协议之间的数据交换,以及自定义光纤协议与4X模式PCI Express协议之间的数据交换,实现了单字读写以及DMA操作,并提供高速稳定的传输带宽.
上传时间： 2013-10-19
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摘要: 串行传输技术具有更高的传输速率和更低的设计成本, 已成为业界首选, 被广泛应用于高速通信领域。提出了一种新的高速串行传输接口的设计方案, 改进了Aurora 协议数据帧格式定义的弊端, 并采用高速串行收发器Rocket I/O, 实现数据率为2.5 Gbps的高速串行传输。关键词: 高速串行传输; Rocket I/O; Aurora 协议 为促使FPGA 芯片与串行传输技术更好地结合以满足市场需求, Xilinx 公司适时推出了内嵌高速串行收发器RocketI/O 的Virtex II Pro 系列FPGA 和可升级的小型链路层协议———Aurora 协议。Rocket I/O支持从622 Mbps 至3.125 Gbps的全双工传输速率, 还具有8 B/10 B 编解码、时钟生成及恢复等功能, 可以理想地适用于芯片之间或背板的高速串行数据传输。Aurora 协议是为专有上层协议或行业标准的上层协议提供透明接口的第一款串行互连协议, 可用于高速线性通路之间的点到点串行数据传输, 同时其可扩展的带宽, 为系统设计人员提供了所需要的灵活性[4]。但该协议帧格式的定义存在弊端,会导致系统资源的浪费。本文提出的设计方案可以改进Aurora 协议的固有缺陷,提高系统性能, 实现数据率为2.5 Gbps 的高速串行传输, 具有良好的可行性和广阔的应用前景。
上传时间： 2013-10-13
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摘 要:介绍了FPGA最新一代器件Virtex25上的高速串行收发器RocketIO。基于ML505开发平台构建了一个高速串行数据传输系统,重点说明了该系统采用RocketIO实现1. 25Gbp s高速串行传输的设计方案。实现并验证了采用FPGA完成千兆串行传输的功能目标,为后续采用FPGA实现各种高速协议奠定了良好的基础。关键词: FPGA;高速串行传输; RocketIO; GTP 在数字系统互连设计中,高速串行I/O技术取代传统的并行I/O技术成为当前发展的趋势。与传统并行I/O技术相比,串行方案提供了更大的带宽、更远的距离、更低的成本和更高的扩展能力,克服了并行I/O设计存在的缺陷。在实际设计应用中,采用现场可编程门阵列( FPGA)实现高速串行接口是一种性价比较高的技术途径。
上传时间： 2013-10-22
上传用户：semi1981
通用阵列逻辑GAL实现基本门电路的设计 一、实验目的 1.了解GAL22V10的结构及其应用； 2.掌握GAL器件的设计原则和一般格式； 3.学会使用VHDL语言进行可编程逻辑器件的逻辑设计； 4.掌握通用阵列逻辑GAL的编程、下载、验证功能的全部过程。 二、实验原理 1. 通用阵列逻辑GAL22V10 通用阵列逻辑GAL是由可编程的与阵列、固定（不可编程）的或阵列和输出逻辑宏单元（OLMC）三部分构成。GAL芯片必须借助GAL的开发软件和硬件，对其编程写入后，才能使GAL芯片具有预期的逻辑功能。GAL22V10有10个I/O口、12个输入口、10个寄存器单元，最高频率为超过100MHz。 ispGAL22V10器件就是把流行的GAL22V10与ISP技术结合起来，在功能和结构上与GAL22V10完全相同，并沿用了GAL22V10器件的标准28脚PLCC封装。ispGAl22V10的传输时延低于7.5ns，系统速度高达100MHz以上，因而非常适用于高速图形处理和高速总线管理。由于它每个输出单元平均能够容纳12个乘积项，最多的单元可达16个乘积项，因而更为适用大型状态机、状态控制及数据处理、通讯工程、测量仪器等领域。ispGAL22V10的功能框图及引脚图分别见图1-1和1-2所示。 另外，采用ispGAL22V10来实现诸如地址译码器之类的基本逻辑功能是非常容易的。为实现在系统编程，每片ispGAL22V10需要有四个在系统编程引脚，它们是串行数据输入(SDI)，方式选择(MODE)、串行输出(SDO)和串行时钟(SCLK)。这四个ISP控制信号巧妙地利用28脚PLCC封装GAL22V10的四个空脚，从而使得两种器件的引脚相互兼容。在系统编程电源为+5V，无需外接编程高压。每片ispGAL22V10可以保证一万次在系统编程。 ispGAL22V10的内部结构图如图1-3所示。 2.编译、下载源文件 用VHDL语言编写的源程序，是不能直接对芯片编程下载的，必须经过计算机软件对其进行编译，综合等最终形成PLD器件的熔断丝文件(通常叫做JEDEC文件，简称为JED文件)。通过相应的软件及编程电缆再将JED数据文件写入到GAL芯片，这样GAL芯片就具有用户所需要的逻辑功能。 3.工具软件ispLEVER简介 ispLEVER 是Lattice 公司新推出的一套EDA软件。设计输入可采用原理图、硬件描述语言、混合输入三种方式。能对所设计的数字电子系统进行功能仿真和时序仿真。编译器是此软件的核心，能进行逻辑优化，将逻辑映射到器件中去，自动完成布局与布线并生成编程所需要的熔丝图文件。软件中的Constraints Editor工具允许经由一个图形用户接口选择I/O设置和引脚分配。软件包含Synolicity公司的“Synplify”综合工具和Lattice的ispVM器件编程工具，ispLEVER软件提供给开发者一个简单而有力的工具。
上传时间： 2013-11-17
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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。
标签： PCB
上传时间： 2013-11-09
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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： 2013-11-17
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随着高频微波在日常生活上的广泛应用，例如行动电话、无线个人计算机、无线网络等，高频电路的技术也日新月异。良好的高频电路设计的实现与改善，则建立在于精确的组件模型的基础上。被动组件如电感、滤波器等的电路模型与电路制作的材料、制程有紧密的关系，而建立这些组件等效电路模型的方法称为参数萃取。 早期的电感制作以金属绕线为主要的材料与技术，而近年来，由于高频与高速电路的应用日益广泛，加上电路设计趋向轻薄短小，电感制作的材质与技术也不断的进步。例如射频机体电路（RFIC）运用硅材质，微波集成电路则广泛的运用砷化镓（GaAs）技术；此外，在低成本的无线通讯射频应用上，如混合（Hybrid）集成电路则运用有机多芯片模块（MCMs）结合传统的玻璃基板制程，以及低温共烧陶瓷（LTCC）技术，制作印刷式平面电感等，以提升组件的质量与效能，并减少体积与成本。 本章的重点包涵探讨电感的原理与专有名词，以及以常见的电感结构，并分析影响电感效能的主要因素与其电路模型，最后将以电感的模拟设计为例，说明电感参数的萃取。
上传时间： 2014-06-16
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