改進(jìn)遺傳算法在高速電路電源和信號完整性分析中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2022-02-17 18:19
隨著集成電路技術(shù)和系統(tǒng)級封裝技術(shù)的飛速發(fā)展,高速數(shù)字電路的運(yùn)行速率不斷加快,集成度不斷提高,數(shù)據(jù)通信吞吐量不斷增大,由此產(chǎn)生的信號完整性（Signal Integrity,SI）、電源完整性（Power Integrity,PI）和電磁兼容（Electromagnetic Compatibility,EMC）等問題也變得日益嚴(yán)重。如何在高速混合電路系統(tǒng)中有效抑制噪聲傳播的同時,還可以保證系統(tǒng)的SI和PI性能,成為目前亟待解決的問題。另外,由于電路設(shè)計和優(yōu)化的不連續(xù)性和不可微分性,當(dāng)代電路系統(tǒng)的復(fù)雜度讓設(shè)計人員在設(shè)計及優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)時耗費(fèi)大量的時間和精力。研究智能優(yōu)化設(shè)計方法與電磁學(xué)優(yōu)化問題結(jié)合以協(xié)助電路設(shè)計變得更加有意義。本文中重點(diǎn)研究和分析如何利用改進(jìn)遺傳算法自動優(yōu)化設(shè)計電磁帶隙（Electromagnet Band Gap,EBG）結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來解決高速混合電路系統(tǒng)中的噪聲抑制問題。主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下:（1）對基本遺傳算法（Genetic Algorithm,GA）進(jìn)行改進(jìn),以改善遺傳算法的收斂性能和精度。本文將精英個體保護(hù)機(jī)制、漢明距離初始化和非重復(fù)性交叉等三種改進(jìn)方...
【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省211工程院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
PDN的組成部件
安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文7gm由通道電流和柵源極電壓決定。通道電流和柵源極電壓都是芯片電源的函數(shù)，其值受SSN影響。那么SSN噪聲就會影響到模擬電路的工作點(diǎn)，對模擬電路提出了更嚴(yán)格的要求。(4)增大振蕩器、時鐘信號的抖動。因此，我們要在設(shè)計電路之初就盡可能地抑制SSN，才能使電路系統(tǒng)正常工作。本文中，我們使用改進(jìn)遺傳算法自動優(yōu)化設(shè)計了兩款電磁帶隙結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以較好地抑制電源分配網(wǎng)絡(luò)中的同步開關(guān)噪聲。2.3差分傳輸線的基本理論2.3.1差分傳輸線的定義差分傳輸線是指一對處于緊耦合狀態(tài)的傳輸線，一根信號線攜帶信號，另一根攜帶它的互補(bǔ)信號。如圖2.2所示，信號發(fā)送端同時向兩根傳輸線發(fā)送信號，其中一根傳輸信號V+，另外一根傳輸和V+信號幅度一樣，但是極性相反的信號V-。當(dāng)信號到達(dá)接收端時，以Vdiff作為接受的信號值，Vdiff和V+，V-之間有如下關(guān)系：+=diffVVV（2.2）圖2.2差分傳輸線2.3.2差分傳輸線的基本特性單端數(shù)據(jù)總線在2Gbps以下的情況時工作良好。但是隨著傳輸速率的提高，由于其易受干擾，數(shù)字系統(tǒng)中不斷增加的噪聲會對單端信號的傳輸產(chǎn)生惡劣影響。這時使用差分傳輸線傳輸數(shù)字信號可以有效抵御噪聲干擾，確保系統(tǒng)正常工作。差分傳輸線與單端傳輸線比較有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢：(1)差分信號不易產(chǎn)生噪聲，對其他噪聲具有高度免疫性。(2)差分傳輸線外側(cè)任一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度會因為對稱而相互抵消，這樣就可以改善EMI，對外界信號的干擾會比單端信號小的多。(3)差分信號中的每個信號都有自己的返回路徑.因此在通過連接器（connector）或
安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖2.3遺傳算法的流程圖1、種群初始化在算法開始運(yùn)行時，第一步要做的就是初始化種群�；具z傳算法使用隨機(jī)初始化方法進(jìn)行種群初始化，當(dāng)采用二進(jìn)制編碼時，遺傳算法使用長度固定的二進(jìn)制字符串表示種群中的個體，各個位上的基因由‘0’和‘1’構(gòu)成。N個二進(jìn)制串放在一組中稱為一個種群。根據(jù)待優(yōu)化的參數(shù)值的取值范圍、精度及預(yù)設(shè)染色體長度，將十進(jìn)制數(shù)編碼為二進(jìn)制數(shù)。設(shè)某一參數(shù)的取值范圍為[U1,U2]，其保留n位小數(shù)，那么該參數(shù)對應(yīng)的染色體長度k滿足以下公式：1212()1021knkUU<×≤（2.3）染色體長度為k，那么編碼時的對應(yīng)關(guān)系為：
本文編號：3629889
【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省211工程院校
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
PDN的組成部件
安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文7gm由通道電流和柵源極電壓決定。通道電流和柵源極電壓都是芯片電源的函數(shù)，其值受SSN影響。那么SSN噪聲就會影響到模擬電路的工作點(diǎn)，對模擬電路提出了更嚴(yán)格的要求。(4)增大振蕩器、時鐘信號的抖動。因此，我們要在設(shè)計電路之初就盡可能地抑制SSN，才能使電路系統(tǒng)正常工作。本文中，我們使用改進(jìn)遺傳算法自動優(yōu)化設(shè)計了兩款電磁帶隙結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以較好地抑制電源分配網(wǎng)絡(luò)中的同步開關(guān)噪聲。2.3差分傳輸線的基本理論2.3.1差分傳輸線的定義差分傳輸線是指一對處于緊耦合狀態(tài)的傳輸線，一根信號線攜帶信號，另一根攜帶它的互補(bǔ)信號。如圖2.2所示，信號發(fā)送端同時向兩根傳輸線發(fā)送信號，其中一根傳輸信號V+，另外一根傳輸和V+信號幅度一樣，但是極性相反的信號V-。當(dāng)信號到達(dá)接收端時，以Vdiff作為接受的信號值，Vdiff和V+，V-之間有如下關(guān)系：+=diffVVV（2.2）圖2.2差分傳輸線2.3.2差分傳輸線的基本特性單端數(shù)據(jù)總線在2Gbps以下的情況時工作良好。但是隨著傳輸速率的提高，由于其易受干擾，數(shù)字系統(tǒng)中不斷增加的噪聲會對單端信號的傳輸產(chǎn)生惡劣影響。這時使用差分傳輸線傳輸數(shù)字信號可以有效抵御噪聲干擾，確保系統(tǒng)正常工作。差分傳輸線與單端傳輸線比較有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢：(1)差分信號不易產(chǎn)生噪聲，對其他噪聲具有高度免疫性。(2)差分傳輸線外側(cè)任一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度會因為對稱而相互抵消，這樣就可以改善EMI，對外界信號的干擾會比單端信號小的多。(3)差分信號中的每個信號都有自己的返回路徑.因此在通過連接器（connector）或
安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖2.3遺傳算法的流程圖1、種群初始化在算法開始運(yùn)行時，第一步要做的就是初始化種群�；具z傳算法使用隨機(jī)初始化方法進(jìn)行種群初始化，當(dāng)采用二進(jìn)制編碼時，遺傳算法使用長度固定的二進(jìn)制字符串表示種群中的個體，各個位上的基因由‘0’和‘1’構(gòu)成。N個二進(jìn)制串放在一組中稱為一個種群。根據(jù)待優(yōu)化的參數(shù)值的取值范圍、精度及預(yù)設(shè)染色體長度，將十進(jìn)制數(shù)編碼為二進(jìn)制數(shù)。設(shè)某一參數(shù)的取值范圍為[U1,U2]，其保留n位小數(shù)，那么該參數(shù)對應(yīng)的染色體長度k滿足以下公式：1212()1021knkUU<×≤（2.3）染色體長度為k，那么編碼時的對應(yīng)關(guān)系為：
本文編號：3629889
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