本文關(guān)鍵詞：高速數(shù)字電路的信號傳輸及其噪聲抑制

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【摘要】：隨著電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)率的不斷攀升和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展,高速系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)越來越引起人們的重視,研究高速數(shù)字電路的信號傳輸和噪聲抑制可有效提高應(yīng)用設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。高速電路所表現(xiàn)出的各種信號完整性問題直接影響和決定了信號的傳輸質(zhì)量和電路的整體性能,信號完整性已成為當(dāng)今高速數(shù)字設(shè)計(jì)的瓶頸,并和電源完整性、電磁完整性和時(shí)序完整性緊密關(guān)聯(lián)、相互影響。除了利用各種經(jīng)驗(yàn)法則和已有的信令傳輸技術(shù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率和信號質(zhì)量之外,電源噪聲抑制已成為高速電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。利用電磁帶隙結(jié)構(gòu)特有的電磁特性,通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì),可以充分發(fā)揮電磁帶隙結(jié)構(gòu)的效能,為提高高速電路的整體信號完整性和電源完整性提供條件。同時(shí),高速連接器作為信號傳輸?shù)囊粋�(gè)常見的重要載體,良好的傳輸方式也可以為板級互連的高速傳輸提供條件。本論文根據(jù)高速電路的基本理論,圍繞國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“高速SIP/PCB系統(tǒng)中的SSN噪聲和ISI干擾分析(60672027)”和“高速高密度互連封裝的電源完整性與可靠性分析(60871072)”的研究內(nèi)容和目標(biāo),在前人的研究成果的基礎(chǔ)上,較系統(tǒng)地分析了高速數(shù)字電路的實(shí)際應(yīng)用中所表現(xiàn)的幾種常見信號完整性問題及改進(jìn)方法,研究了電容耦合連接器的均衡方法以提高信號傳輸速率,重點(diǎn)對電磁帶隙結(jié)構(gòu)在同步開關(guān)噪聲的寬帶抑制方面進(jìn)行了研究,得到了一些重要結(jié)論,同時(shí)提出了一種高性能的新的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。全文共六章,所做的主要工作可以歸納為以下四個(gè)部分:第一部分研究LVDS的信號傳輸中的信號完整性。根據(jù)LVDS的基本原理和應(yīng)用,結(jié)合實(shí)際LVDS收發(fā)芯片對幾種不同端接、差分線對長度和間距情況下的高速有損傳輸進(jìn)行了仿真和分析,通過對比參數(shù)改變時(shí)由于失配產(chǎn)生反射從而引起的過沖和時(shí)序的變化,探討了它們在實(shí)際高速數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用中的信號完整性方面的密切關(guān)系。第二部分研究高速PCB中的串?dāng)_。結(jié)合具體芯片,對高速PCB中的微帶線在多種不同情況下進(jìn)行了有損傳輸?shù)拇當(dāng)_仿真和分析,通過有、無端接時(shí)改變線間距、線長和線寬等參數(shù)的仿真波形中近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_波形的變化和對比,研究了高速PCB設(shè)計(jì)中串?dāng)_的產(chǎn)生和有效抑制方法,相關(guān)結(jié)論對在高速PCB中合理利用微帶線進(jìn)行信號傳輸提供了一定的依據(jù)。第三部分研究電容耦合連接器的均衡。以高速連接器中的電容耦合連接器為研究對象,分析了影響接收端脈沖幅度和時(shí)延的原因,探討了接收端串聯(lián)耦合電容均衡的不足,提出了一種使用ALTERA驅(qū)動(dòng)端均衡方法來實(shí)現(xiàn)在增加接收端脈沖幅度的同時(shí)減少脈沖時(shí)延的方案。同時(shí)改進(jìn)了均衡比例的選取方法,給出了精確的計(jì)算公式以得到合適的均衡比例,能有效地消除接收端脈沖的符號間干擾。仿真結(jié)果驗(yàn)證了ALTERA均衡方案能明顯增加接收端脈沖幅度并消除符號間干擾,提高了信號的有效傳輸速率。第四部分研究電磁帶隙結(jié)構(gòu)的同步開關(guān)噪聲抑制。為了有效抑制高速數(shù)字電路中的同步開關(guān)噪聲,從頻域和時(shí)域兩方面對一種正六邊形貼片的電磁帶隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特性分析和研究。利用等效電路理論和專業(yè)仿真工具分析和研究了貼片邊長、貼片間距和過孔半徑對該結(jié)構(gòu)的帶隙和傳輸特性的各自不同的影響,得到并驗(yàn)證了準(zhǔn)確估算不同貼片邊長帶隙的上、下限頻率和帶寬的數(shù)學(xué)表達(dá)式。同時(shí),提出了一種新的深度超寬帶同步開關(guān)噪聲抑制的S形橋接電磁帶隙結(jié)構(gòu),相對于已有的電磁帶隙結(jié)構(gòu),下截止頻率大幅降低,帶隙寬度大幅增加,并且抑制深度越深,優(yōu)勢越明顯,總體性能得到了極大提升。研究內(nèi)容為提高高速數(shù)字電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)性能提供了有用的依據(jù),能有效提高設(shè)計(jì)效率。
【關(guān)鍵詞】：高速電路 信號完整性 同步開關(guān)噪聲 電磁帶隙結(jié)構(gòu) 連接器
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN79
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 符號對照表14-15
• 縮略語對照表15-19
• 第一章 緒論19-33
• 1.1 高速電路系統(tǒng)的快速發(fā)展19-22
• 1.2 高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的問題和難點(diǎn)22-25
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-30
• 1.3.1 高速電路的信號完整性分析25-26
• 1.3.2 高速信號連接器26-27
• 1.3.3 同步開關(guān)噪聲及其抑制27-29
• 1.3.4 電磁帶隙結(jié)構(gòu)在高速數(shù)字電路中的應(yīng)用29-30
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)30-33
• 第二章 高速數(shù)字信號傳輸及其耦合連接器33-57
• 2.1 引言33-34
• 2.2 數(shù)字信號頻譜與帶寬34-36
• 2.3 高速數(shù)字信號的傳輸36-47
• 2.3.1 傳輸線及傳輸線方程36-40
• 2.3.2 反射40-45
• 2.3.3 串?dāng)_45-46
• 2.3.4 同步開關(guān)噪聲46-47
• 2.4 電容耦合連接器的均衡47-56
• 2.4.1 AC耦合連接器47-50
• 2.4.2 電容耦合連接器50
• 2.4.3 電容耦合連接器的均衡方法50-53
• 2.4.4 精確均衡比例的選取53-55
• 2.4.5 仿真分析55-56
• 2.5 本章小結(jié)56-57
• 第三章 LVDS在高速數(shù)字電路中的應(yīng)用57-67
• 3.1 引言57
• 3.2 差分信號與差分阻抗57-59
• 3.3 LVDS基本原理和特點(diǎn)59-60
• 3.4 LVDS在高速電路中的應(yīng)用與實(shí)例分析60-65
• 3.4.1 LVDS的應(yīng)用60-61
• 3.4.2 LVDS的應(yīng)用實(shí)例分析61-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 第四章 高速PCB中微帶線的串?dāng)_分析67-77
• 4.1 引言67
• 4.2 串?dāng)_理論67-71
• 4.2.1 串?dāng)_的定義67-68
• 4.2.2 容性串?dāng)_68-69
• 4.2.3 感性串?dāng)_69-70
• 4.2.4 總串?dāng)_70-71
• 4.3 串?dāng)_的應(yīng)用仿真與分析71-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 第五章 電磁帶隙結(jié)構(gòu)對同步開關(guān)噪聲的抑制77-93
• 5.1 引言77
• 5.2 EBG結(jié)構(gòu)SSN噪聲抑制的基本原理77-79
• 5.3 六邊形EBG結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究79-88
• 5.3.1 六邊形EBG結(jié)構(gòu)及等效分析80-81
• 5.3.2 六邊形EBG頻率特性的結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性分析81-85
• 5.3.3 六邊形EBG結(jié)構(gòu)的傳輸特性分析85-87
• 5.3.4 六邊形EBG結(jié)構(gòu)的時(shí)域特性分析87-88
• 5.4 新型橋接EBG結(jié)構(gòu)的寬帶SSN噪聲抑制88-91
• 5.4.1 新型橋接EBG結(jié)構(gòu)88-89
• 5.4.2 EBG結(jié)構(gòu)的SSN噪聲抑制分析89-91
• 5.4.3 帶寬展寬的分析91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第六章 結(jié)論和展望93-95
• 6.1 研究結(jié)論93-94
• 6.2 研究展望94-95
• 參考文獻(xiàn)95-113
• 致謝113-114
• 作者簡介114-116

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張木水;高速電路電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與電源完整性分析[D];西安電子科技大學(xué);2009年

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本文編號：620229