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信号完整性分析在高速信号处理机中的应用研究

作　者: 蔡先军
导　师: 乔晓林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 高速信号处理机信号完整性反射串扰电磁兼容性电源完整性
分类号: TN41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 222次
引　用: 1次
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内容摘要

信号完整性设计在高速信号处理机设计和研制过程中具有举足轻重的作用。解决好模拟电路的信号完整性问题,有助于保证采样准确性,减小信号失真度;解决好数字电路的信号完整性问题,有利于提高数字系统的吞吐率和可靠性。在信号处理机研制过程中进行信号完整性分析,能够提高设计质量,避免反复更改设计,节约人力、物力、财力,达到事半功倍的效果。信号完整性问题通常包括反射、串扰、电磁兼容性和电源完整性四个方面,彼此之间互相制约,共同影响着高速信号处理机的性能。要在信号处理机设计过程中解决这些问题可以通过信号完整性仿真来实现。因此,本课题基于某项目的总体性能指标,对高速信号处理机进行了信号完整性设计和仿真研究,取得了较好的效果。本文通过对信号完整性理论的研究,分析了信号完整性问题产生的原因,并得出相应的解决方案。利用此方案,对高速信号处理机关键电路进行了信号完整性设计,包括信号调理模块、高速AD模块、数据处理模块、电磁兼容性模块和电源完整性模块等。通过对模块的信号完整性设计,有效的提高了信号的传输质量。本文利用Hyperlynx 8.0软件对以上设计方案进行了信号完整性仿真分析。利用布线前仿真结果,进行了匹配电阻参数调整,制定了布线策略和去耦电容配置方案,优化了高速信号处理机的信号完整性设计方案;利用布线后仿真结果,调整了不合理的走线和器件布局,同时对布线前仿真结果进行了验证。仿真结果显示,优化后的信号完整性设计方案能够明显的提高信号处理机的性能。利用优化后的设计方案完成了高速信号处理机原理图和印刷电路板的设计和制作。通过对高速信号处理机信号完整性的测试表明,高速信号处理机各项性能指标均优于设计指标要求,对高速信号处理机进行的信号完整性设计取得了较为理想的效果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-12
  1.1 课题来源、学术背景及研究意义  8-9
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  9-11
    1.2.1 国外在该方向的研究现状  9
    1.2.2 国内在该方向的研究现状  9-11
  1.3 Hyperlynx 8.0 仿真软件介绍  11
  1.4 论文主要研究内容  11-12
第2章信号完整性基础理论  12-29
  2.1 概述  12
  2.2 传输线理论  12-16
  2.3 PCB 板材  16-18
  2.4 反射理论  18-21
  2.5 串扰理论  21-23
  2.6 电磁兼容性理论  23-24
  2.7 电源完整性理论  24-28
    2.7.1 电源分配系统  25
    2.7.2 去耦电容  25-28
  2.8 本章小结  28-29
第3章高速信号处理机的信号完整性设计  29-40
  3.1 高速电路设计流程  29
  3.2 信号处理机总体设计  29-30
  3.3 信号调理模块设计  30-31
  3.4 高速AD 模块设计  31-33
    3.4.1 高速AD 时钟设计  32-33
    3.4.2 高速AD 数字输出设计  33
  3.5 数据处理模块设计  33-36
    3.5.1 DSP 差分链路口设计  34-35
    3.5.2 FPGA 设计  35-36
  3.6 电磁兼容性设计  36-38
    3.6.1 电路板叠层设计  36-37
    3.6.2 电地分割  37-38
  3.7 电源完整性设计  38-39
  3.8 本章小结  39-40
第4章高速信号处理机关键电路仿真分析  40-63
  4.1 概述  40
  4.2 IBIS 模型  40-41
  4.3 信号完整性仿真及结果分析  41-62
    4.3.1 信号完整性仿真流程  41
    4.3.2 仿真预处理  41-42
    4.3.3 反射仿真及结果分析  42-52
    4.3.4 串扰仿真及结果分析  52-54
    4.3.5 电磁兼容性仿真及结果分析  54-56
    4.3.6 电源完整性仿真及结果分析  56-62
  4.4 本章小结  62-63
第5章系统信号完整性测试  63-68
  5.1 测试仪器  63
  5.2 测试过程及数据分析  63-67
    5.2.1 高速AD 性能测试  63-66
    5.2.2 DSP 链路口性能测试  66
    5.2.3 FPGA 信号完整性测试  66-67
    5.2.4 电源完整性测试  67
  5.3 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  73-75
致谢  75

信号完整性分析在高速信号处理机中的应用研究

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