DM642高速图像采集系统的电磁干扰设计

针对高速数据采集电路中的电磁干扰问题,提出一种有效的抗干扰设计方案.利用信号传输线理论,对高速图像采集系统中影响信号完整性的反射、串扰和地弹等问题进行了理论分析,对系统电源、地、时钟、高速信号线等重点网络的电磁干扰设计进行理论指导和设计,并且对DM642与SDRAM间的高速信号线进行PCB(print circuit board)的反射、电磁干扰等仿真分析.设计中电源和地独立分层布线,尽量减少时钟线过孔,信号布线尽量等长.结果显示系统信号传输的过冲幅度小于0.7 V,电磁干扰强度在FCC标准控制范围之内.     

基于高速PCB的信号完整性理论分析

介绍了高速PCB设计中的信号完整性概念以及影响信号完整性的因素和不完整性形成原因;从传输线理论的层面上重点分析了高速电路设计中反射和串扰的形成机制并提出了解决办法;基于IBIS模型实现了对ARM9 S3C2410X01芯片的时钟输出引脚的仿真,给出了IBIS模型仿真步骤.     

基于高速PCB传输线建模的仿真

在高速印刷电路板(PCB)设计中,逻辑门元器件速度的提高,使得PCB传输线效应成了电路正常工作的制约因素.对传输线做计算机仿真,可以找出影响信号传输性能的各种因素,优化信号的传输特性.采用全电荷格林函数法结合矩量法提取高速PCB传输线分布参数并建立等效时域网络模型,应用端接I/O缓冲器IBIS瞬态行为模型,对实际PCB布线进行电气特性仿真,其结果与Cadence公司的SPECCTRAQUEST软件仿真结果一致,且仿真效率得到提高.     

高速电路PCB过孔优化的仿真

针对高速背板的过孔Stub效应设计了几种优化方法：对单过孔，采用高速布线中换层尽量远或采用背钻工艺以减少Stub效应对信号的影响；对差分过孔，在差分过孔旁边打一对地过孔和对差分残段进行背钻处理以减少Stub效应对信号的影响．利用HFSS建立三维模型以验证方法的有效性，仿真结果表明，本文方法消除了过孔Stub效应、改善了信道的信号质量．     

多层LCP电路板过孔互联电路模型快速构建

液晶高分子聚合物(LCP)以其优异的微波毫米波特性,被广泛应用于高频多层电路板.在多层电路板结构中,为了实现不同层电子器件以及传输线结构的高效互联,设计电学特性优异的过孔互联结构显得尤为重要.近年来,随着多层电路板使用频率的不断升高,过孔互联结构的不连续性问题愈发凸显,因此对其进行快速、准确的电磁建模,可以大大提高微波毫米电路的设计效率.基于4层LCP电路板,针对接地共面波导-带状线-接地共面波导(GCPW-SL-GCPW)结构,提出一种高效、快速的多层电路过孔建模方法.通过对多层结构进行分段建模,在寄生参数提取过程中引入快速收敛算法,建立过孔的集总参数等效电路结构;基于微波网络级联法,完成GCPW-SL-GCPW结构等效电路模型的快速构建.与三维高频电磁软件(HFSS)全波仿真结果进行对比,发现该建模方法过程简单、求解速度快.利用LCP多层工艺,制备了GCPW-SL-GCPW电路结构,测试结果表明,在10 MHz～40 GHz的宽频范围内,测试结果和等效电路分析结果具有高度一致性,验证了该过孔互联建模方法的有效性.     

空间相机检测设备的高速信号传输技术

为了验证及评估空间相机检测设备的高速串行信号传输的可靠性,提出了对设备的高速信号链路进行建模及协同仿真的方法.首先建立了高速串行信号链路的混合模型,包括高速收发器通用模拟电路仿真器(HSPICE)模型、收发器晶片到封装焊球之间键合线的RLGC模型、仿真软件SIwave提取的印制电路板(PCB)布线的S参数模型和SATA连接器及其线缆的S参数模型.然后基于ADS仿真平台,通过频域的S参数仿真和时域的眼图仿真,分析了整个信号链路以及各互联结构对高速信号传输的影响.频域和时域仿真结果均表明该传输链路支持3.125Gbit/s的传输协议RapidIO最高传输速率,系统实际测试的误码率低于1×10-14.提出的建模与仿真方法也适用于其他各种高速串行传输系统.     

手持式红外热像仪系统中视频信号传输反射问题的研究

随着数字电路信号速度的提高,信号完整性,尤其是信号反射的影响也愈加突出.为解决手持式红外热像仪系统中视频信号传输反射的问题,对信号完整性理论进行了研究,并提出了采用端接匹配电阻来减少信号反射的方法.利用EDA工具的信号完整性仿真功能,对该系统进行理论分析和软件仿真.仿真结果表明,端接电阻的设计方案能有效减少信号反射带来的影响.EDA软件仿真能提前发现系统设计中的缺陷,不仅有效地缩短了硬件的开发周期,还大大降低了研发费用.     

反射端接的HyperLynx实现研究

研究了电路中信号反射形成原理,推导了反射的计算公式.根据反射的本质提出了减少反射的新措施.用HyperLynx软件对提出的端接措施进行了仿真验证.仿真结果表明:不同的端接技术在其适用的情况下能有效地改善甚至消除传输线中信号的反射.     

高速数字PCB板的信号完整性仿真与验证

高密度PCB(printed circuit board)设计中,高速时钟信号的信号完整性设计面临越来越大的挑战。针对该问题,文章研究了传输线的特性阻抗及其对信号传输延时的影响,利用Cadence的信号完整性分析软件Allegro PCB SI,对一款基于ARM的嵌入式运动控制平台的时钟信号存在的信号完整性(signal integrity,SI)问题进行了再现仿真,重点分析了信号反射与串扰现象及其产生原因,提出了减小时钟信号串扰和反射的措施;结合阻抗匹配原则,以嵌入式运动控制平台的SDRAM和USB时钟信号为例,利用Allegro PCB SI对并行端接、串行端接、改变线间距等方法进行了试验,试验结果表明,端接匹配的方法能有效地减小时钟信号的反射和串扰现象。     

粗线条的2.5D硅转接板高速信号布线设计与仿真分析

硅转接板作为2.5D集成的核心结构,通过TSV(through silicon via)提供垂直互联大大缩短了连线长度;同时其热膨胀系数与芯片较好匹配,并兼容圆片级工艺,因此硅转接板拥有着广阔的应用与发展空间。然而由于现有的封装工艺条件的限制,以及半导体硅高损耗的特性,在实现高速信号的高密度集成时,会出现损耗、串扰等多方面的信号完整性问题。结合封装工艺,针对硅转接板10μm线宽的RDL(redistribution layer)传输线多种布线结构在ANSYS的全波电磁场仿真软件HFSS中建立模型。通过仿真,得出硅衬底对传输线电性能的影响;以及单端和差分传输线的合理布线方式,并且提出了高速传输线的高密度排布结构。通过20μm线宽RDL传输线的高频电测试与仿真的结果分析,得出转接板RDL制作工艺的可靠性以及仿真方法的准确性,同时得出RDL层间介质厚度对传输线高频电性能的影响。     

传输线阻抗匹配的分析与设计

介绍了传输线的基本特征以及信号线视为传输线的具体条件。指出了传输线阻抗匹配的数学物理模型及阻抗计算公式。以高速收发器中的传输背板为例,不仅详细介绍了背板传输线阻抗匹配的设计过程及参数计算方法,而且结合生产实际,总结出PCB工艺对特征阻抗的影响。对传输线阻抗匹配问题的分析与设计提供了重要参考。     

传输线上反射与串扰的仿真分析

信号完整性是现代高速电路设计中非常重要的问题,文章对高速电路信号完整性问题中的反射、串扰和电磁干扰等问题进行分析。使用Hyperlynx仿真软件对反射和串扰问题以及经过改善后的电路进行仿真,发现对电路进行端接以后,反射和串扰都有显著的改善效果,而加大走线间距、增加驱动器上升沿等方法可以对串扰产生明显的抑制作用。     

地面核磁共振找水仪放大器匹配方法研究

为提高核磁共振找水仪的接收信号质量,结合核磁共振信号微弱、噪声干扰严重的特点,根据微弱信号检测技术、电路低噪声设计和传输线基本原理,着重分析了地面核磁共振找水仪传输线与前置放大器的匹配问题;给出了相应的噪声匹配方案,从噪声和干扰角度对放大器内各模块的级联顺序进行了设计。通过实验验证了该核磁共振找水仪的有效性,监测到的最小信号在470 nV左右。经过波形数据多次叠加,进一步提高了信噪比,整体仪器能检测核磁共振的最小信号为 50 nV。     

混合谱域法分析微屏蔽线特性阻抗的频率特性

微屏蔽线是一种新型的微波集成电路传输线,可应用于亚毫米波段,作为一种准平面传输线,微屏蔽线很难用一般谱域法进行一波分析,应用改进的谱域法－混合谱域法对微屏蔽线进行全波分析,导出了微屏蔽线特性阻抗的计算公式,并对一些特定尺寸的微屏蔽线进行了数值计算。计算结果表明,微屏蔽线的阻抗变化范围很宽。另外,微屏蔽线还具有极宽的准静态带宽,但在亚毫米波段其特性阻抗变化较大,讨论了屏蔽腔宽度对微屏蔽线特性阻抗频率特性的影响,减小屏蔽腔的宽度可以拓宽微屏蔽线的工作带宽。混合谱域法运算量较小,精度较高,是一种用来分析准平面传输线的有效方法。     

基于Simulink的配电网载波信道传输特性研究

为了在配电网上实现高速、可靠的通信,研究其信道的传输特性十分必要.通过对电力线路及变压器的阻抗特性研究,确定了电力线路的参数及变压器的等效模型,最后借助Simulink的PSB模块库,建立了配电网的等效信道模型.通过对信道中不同处的电压的分布规律仿真分析,得出结论:在某一频段,恰当的耦合方式及最佳的阻抗匹配可以实现信号高速、可靠地传输.     

MRC-WTP系统的滤波器等效模型与阻抗匹配优化

针对传统电路模型中复杂负载的磁耦合谐振式无线电能传输系统分析过于复杂,在实际应用中很难达到最优阻抗匹配而影响电能传输效率的问题,提出一种基于带通滤波器理论的阻抗匹配优化方法。首先,建立一种磁耦合谐振式无线电能传输系统的带通滤波器等效模型,通过建立模型简化分析过程并得到无线电能传输系统阻抗匹配的直接表达式;然后,根据阻抗匹配对电能传输效率影响的分析,得到复杂负载下的理论最优阻抗匹配,并且揭示了在低品质因数耦合谐振系统中优化电能传输效率的实际设计约束;最后,通过仿真和实验证明本文提出的最优阻抗匹配设计使系统具有更强的适应能力。     

高速时钟线的反射特性分析

随着系统时钟频率的不断提升,时钟线的反射问题已成为高速电路时钟设计中必须考虑的问题之一.本文基于高速数据采集系统的差分时钟线,分析了各种端接方式对反射噪声的抑制能力.仿真及实测结果表明采用终端下拉方式,可使时钟线上的反射噪声控制在最佳5%信号幅值的系统容限设计要求以内,与其他端接方式相比更有效地抑制了本系统差分时钟线上的反射噪声,保证了时钟系统的信号完整性.     

配电网电力线高频阻抗特性分析

配电网高频阻抗特性分析是当前电力载波研究的一个重要内容。该文从传输线理论出发,通过分析等效负载阻抗在复平面上的变化规律,讨论了3种典型连接形式的电力线高频阻抗特性;指出了在高频载波的条件下,传输线的策动点阻抗与负载阻抗特性变化的关系,为进一步讨论大规模配电网阻抗特性提供了分析方法。总结了电网参数对阻抗特性的影响,通过改变线缆参数和调制方法来减小传输线阻抗特性变化对载波通信的影响。     

基于网络传输增益-匹配经济指数的配电物联网载波通信匹配优化方法

在配电物联网的主从网络传输模式下,结合配电物联网的实际拓扑结构,提出一种基于WP-NMEI(网络传输增益-匹配经济指数)的配电物联网载波通信匹配优化方法。首先利用传输线理论及局部反射理论,推导主从网络模式下各载波设备间的匹配关系,验证了各从载波机间功率的可协调性;然后综合考虑网络传输增益与匹配经济指数之间的协调平衡,将配电物联网区域划分方法建模为非线性多约束条件下,基于WP-NMEI的0-1 整数规划问题;利用改进遗传算法求得配电物联网中继节点设立的最优解,将一个大的复杂配电物联网划分为若干个小的阻抗匹配区域网;最后在每个阻抗匹配区域网内使用粒子群智能算法进行匹配协调,避免网络模式下多通信节点间的功率浪费和阻抗失配问题。该方法匹配优化速度快,可移植性强,理论推导、仿真验证及实验室测试结果表明了该方法的可行性与有效性。