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连接器 信号完整性 高速数字传输 电磁仿真 HDMI

连接器 信号完整性 高速数字传输 电磁仿真 HDMI
连接器 信号完整性 高速数字传输 电磁仿真 HDMI

连接器论文:高频连接器性能分析

【中文摘要】高速信号连接器是电信和数据通信中影响整个系统信号传输质量的关键部位,它已经成为提高传输速率的瓶颈。提高传输率是电子工业面临的一大挑战,高速信号连接器的设计已经成为高速电路设计和仿真技术的会聚点之一。电磁场理论的应用已经在微波领域相当成熟。随着高速互连时钟频率的不断提高,互连中电磁场的有限传播速度和波动现象开始显现,此时在低频时适用的电路理论已经显现不足。因此越来越多人研究用电磁场分析方法来解决电路设计问题,高速数字电路设计成为电磁场理论的一个新的应用领域。由于信号和传播模式不同,将成熟的微波设计方法直接搬到互连设计中来是不合适的。因此,必须根据电路的实际情况,建立合理的物理模型,再将普遍适用的电磁场分析加以简化,并用电磁场全波分析软件进行数值计算,提取参数,实现一套完整的仿真方案。本课题正是在这种思路下分析了高速信号连接器中互连的匹配、差分对、辐射等问题。本文首先对高速信号连接器的研究现状、基本知识进行了阐述,对其关键性能指标进行分析。接着研究了信号完整性的概念以及在高频信号连接器领域的应用。然后对高速信号连接器中信号完整性关键因素、传输线模型及其高频效应、反射与串扰、高速串行数据传输、高速信...

【英文摘要】High-speed signal connector has become a key factors of the signal transmission quality in

telecommunications and data communications system, which affect improving the transmission speed. Electronics industry is facing the big challenge of improving the transmission rate, high-speed signal connector design has become the convergence point of high-speed circuit design and simulation.The application of electromagnetic theory in the microwave field has been very mature. With the increasing clock frequency...

【关键词】连接器信号完整性高速数字传输电磁仿真 HDMI 【英文关键词】Connector Signal Integrity High-speed digital transmission Electromagnetic simulation HDMI 【索购全文】联系Q1:138113721 Q2:139938848

【目录】高频连接器性能分析摘要

4-5ABSTRACT5-6第一章绪论9-17 1.1 选题

背景及意义9-10 1.2 连接器概述10-13 1.2.1 连接器概念10 1.2.2 连接器构造10-11 1.2.3 连接器的分类11 1.2.4 连接器的基本性能11-12 1.2.5 连接器的发展特点12-13 1.3 高频连接器研究现状以及发展趋势

13-15 1.3.1 高频连接器国内外研究现状13-14 1.3.2 高频连接器发展方向14-15 1.4 论文主要工作及内容安排

15-17第二章高频连接器信号完整性及其数值分析方法

17-43 2.1 高频连接器与高速互联系统17-19 2.2 常

见的高速信号电路接口19-26 2.2.1 DDR19-21 2.2.2 USB21-22 2.2.3 ETHERNET22-23 2.2.4 HDMI接口

23-26 2.3 信号完整性及电磁理论基础26-35 2.3.1 S 参数26-27 2.3.2 传输线模型27-34 2.3.3 信号完整性问题34-35 2.4 连接器的信号完整性设计35-37 2.5 电磁计算方法以及电磁仿真软件37-41 2.5.1 电磁仿真软件概述37-39 2.5.2 HFSS中激励信号设置39-41 2.6 小结41-43第三章 HDMI接口性能仿真分析43-51 3.1 研究背景43-47 3.1.1 HDMI接口类型及引脚分布

43-44 3.1.2 HDMI接口关键技术44-47 3.2 HDMI接口仿真分析47-50 3.3 小结50-51第四章 HDMI接口一分二电路仿真分析51-65 4.1 研究背景51-58 4.1.1 功率分配器51-54 4.1.2 偶-奇模分析54-58 4.2 HDMI一分二接口仿真分析58-63 4.3 小结63-65第五章总结和展望65-67结束语67-68参考文献68-70致谢70-71作者攻读学位期间发表的学术论文目录71

五款信号完整性仿真工具介绍

现在的高速电路设计已经达到GHz的水平,高速PCB设计要求从三维设计理论出发对过孔、封装和布线进行综合设计来解决信号完整性问题。高速PCB设计要求中国工程师必须具备电磁场的理论基础,必须懂得利用麦克斯韦尔方程来分析PCB设计过程中遇到的电磁场问题。目前,Ansoft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发,对PCB设计的信号完整性问题进行动态仿真。 (一)Ansoft公司的仿真工具 现在的高速电路设计已经达到GHz的水平,高速PCB设计要求从三维设计理论出发对过孔、封装和布线进行综合设计来解决信号完整性问题。高速PCB设计要求中国工程师必须具备电磁场的理论基础,必须懂得利用麦克斯韦尔方程来分析PCB设计过程中遇到的电磁场问题。目前,Ansoft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发,对PCB设计的信号完整性问题进行动态仿真。 Ansoft的信号完整性工具采用一个仿真可解决全部设计问题: SIwave是一种创新的工具,它尤其适于解决现在高速PCB和复杂IC封装中普遍存在的电源输送和信号完整性问题。 该工具采用基于混合、全波及有限元技术的新颖方法,它允许工程师们特性化同步开关噪声、电源散射和地散射、谐振、反射以及引线条和电源/地平面之间的耦合。该工具采用一个仿真方案解决整个设计问题,缩短了设计时间。 它可分析复杂的线路设计,该设计由多重、任意形状的电源和接地层,以及任何数量的过孔和信号引线条构成。仿真结果采用先进的3D图形方式显示,它还可产生等效电路模型,使商业用户能够长期采用全波技术,而不必一定使用专有仿真器。 (二)SPECCTRAQuest Cadence的工具采用Sun的电源层分析模块: Cadence Design Systems的SpecctraQuest PCB信号完整性套件中的电源完整性模块据称能让工程师在高速PCB设计中更好地控制电源层分析和共模EMI。 该产品是由一份与Sun Microsystems公司签署的开发协议而来的,Sun最初研制该项技术是为了解决母板上的电源问题。 有了这种新模块,用户就可根据系统要求来算出电源层的目标阻抗;然后基于板上的器件考虑去耦合要求,Shah表示,向导程序能帮助用户确定其设计所要求的去耦合电容的数目和类型;选择一组去耦合电容并放置在板上之后,用户就可运行一个仿真程序,通过分析结果来发现问题所在。 SPECCTRAQuest是CADENCE公司提供的高速系统板级设计工具,通过它可以控制与PCB layout相应的限制条件。在SPECCTRAQuest菜单下集成了一下工具: (1)SigXplorer可以进行走线拓扑结构的编辑。可在工具中定义和控制延时、特性阻抗、驱动和负载的类型和数量、拓扑结构以及终端负载的类型等等。可在PCB详细设计前使用此工具,对互连线的不同情况进行仿真,把仿真结果存为拓扑结构模板,在后期详细设计中应用这些模板进行设计。 (2)DF/Signoise工具是信号仿真分析工具,可提供复杂的信号延时和信号畸变分析、IBIS 模型库的设置开发功能。SigNoise是SPECCTRAQUEST SI Expert和SQ Signal Explorer Expert进行分析仿真的仿真引擎,利用SigNoise可以进行反射、串扰、SSN、EMI、源同步及系统级的仿真。 (3)DF/EMC工具——EMC分析控制工具。 (4)DF/Thermax——热分析控制工具。 SPECCTRAQuest中的理想高速PCB设计流程: 由上所示,通过模型的验证、预布局布线的space分析、通过floorplan制定拓朴规则、由规

数字信号处理实验一

实验一 离散时间信号分析 班级 信息131班 学号 201312030103 姓名 陈娇 日期 一、实验目的 掌握两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等基本运算。 二、实验原理 1.序列的基本概念 离散时间信号在数学上可用时间序列)}({n x 来表示,其中)(n x 代表序列的第n 个数字,n 代表时间的序列,n 的取值范围为+∞<<∞-n 的整数,n 取其它值)(n x 没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到,例如对模拟信号)(t x a 进行等间隔采样,采样间隔为T ,得到)}({nT x a 一个有序的数字序列就是离散时间信号,简称序列。 2.常用序列 常用序列有:单位脉冲序列(单位抽样)) (n δ、单位阶跃序列)(n u 、矩形序列)(n R N 、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。 3.序列的基本运算 序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。 4.序列的卷积运算 ∑∞ -∞==-= m n h n x m n h m x n y )(*)()()()( 上式的运算关系称为卷积运算,式中代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列与另一个序列反褶后逐次移位乘积之和,故称为离散卷积,也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。 (1)反褶:先将)(n x 和)(n h 的变量n 换成m ,变成)(m x 和)(m h ,再将)(m h 以纵轴为对称轴反褶成)(m h -。

(2)移位:将)(m h -移位n ,得)(m n h -。当n 为正数时,右移n 位;当n 为负数时,左移n 位。 (3)相乘:将)(m n h -和)(m x 的对应点值相乘。 (4)求和:将以上所有对应点的乘积累加起来,即得)(n y 。 三、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab6.5 教学版、TC 编程环境。 四、实验内容 (1)用Matlab 或C 语言编制两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等的程序; (2)画出两个序列运算以后的图形; (3)对结果进行分析; (4)完成实验报告。 五、实验结果 六、实验总结

于博士信号完整性分析入门-初稿

于博士信号完整性分析入门 于争博士 https://www.doczj.com/doc/344626360.html, 整理:runnphoenix

什么是信号完整性? 如果你发现,以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了,同样的设计,以前没问题,可是现在却无法工作,那么恭喜你,你碰到了硬件设计中最核心的问题:信号完整性。早一天遇到,对你来说是好事。 在过去的低速时代,电平跳变时信号上升时间较长,通常几个ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能,没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代,随着IC输出开关速度的提高,很多都在皮秒级,不管信号周期如何,几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外,对低功耗追求使得内核电压越来越低,1.2v内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小,这也使得信号完整性问题更加突出。 广义上讲,信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题,它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后,如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。 信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。即使布线拓扑结构没有变化,如果采用了信号上升时间很小的IC芯片,现有设计也将处于临界状态或者停止工作。 下面谈谈几种常见的信号完整性问题。 反射: 图1显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃,拿出你制作的电路板,测一测各种信号,比如时钟输出或是高速数据线输出,看看是不是存在这种波形。如果有,那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了,对,这就是一种信号完整性问题。 很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻,至于为什么,他们中很多人都说不清楚,他们会说,很多成熟设计上都有,照着做的。或许你知道,可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用,包括很多有了三四年经验的硬件工程师,很惊讶么?可这确实是事实,我碰到过很多。其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大,振铃会消失,但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配,奥,对了,一定要注意阻抗匹配,阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的

cadence信号完整性仿真步骤

Introduction Consider the proverb, “It takes a village to raise a child.” Similarly, multiple design team members participate in assuring PCB power integrity (PI) as a design moves from the early concept phase to becoming a mature product. On the front end, there’s the electrical design engineer who is responsible for the schematic. On the back end, the layout designer handles physical implemen-tation. Typically, a PI analysis expert is responsible for overall PCB PI and steps in early on to guide the contributions of others. How quickly a team can assure PCB PI relates to the effectiveness of that team. In this paper, we will take a look at currently popular analysis approaches to PCB PI. We will also introduce a team-based approach to PCB PI that yields advantages in resource utilization and analysis results. Common Power Integrity Analysis Methods There are two distinct facets of PCB PI – DC and AC. DC PI guarantees that adequate DC voltage is delivered to all active devices mounted on a PCB (often using IR drop analysis). This helps to assure that constraints are met for current density in planar metals and total current of vias and also that temperature constraints are met for metals and substrate materials. AC PI concerns the delivery of AC current to mounted devices to support their switching activity while meeting constraints for transient noise voltage levels within the power delivery network (PDN). The PDN noise margin (variation from nominal voltage) is a sum of both DC IR drop and AC noise. DC PI is governed by resistance of the metals and the current pulled from the PDN by each mounted device. Engineers have, for many years, applied resistive network models for approximate DC PI analysis. Now that computer speeds are faster and larger addressable memory is available, the industry is seeing much more application of layout-driven detailed numerical analysis techniques for DC PI. Approximation occurs less, accuracy is higher, and automation of How a Team-Based Approach to PCB Power Integrity Analysis Yields Better Results By Brad Brim, Sr. Staff Product Engineer, Cadence Design Systems Assuring power integrity of a PCB requires the contributions of multiple design team members. Traditionally, such an effort has involved a time-consuming process for a back-end-focused expert at the front end of a design. This paper examines a collaborative team-based approach that makes more efficient use of resources and provides more impact at critical points in the design process. Contents Introduction (1) Common Power Integrity Analysis Methods (1) Applying a Team-Based Approach to Power Integrity Analysis (3) Summary (6) For Further Information (7)

FPGA在高速数字信号处理中的使用

由于成本、系统功耗和面市时间等原因,许多通讯、视频和图像系统已无法简单地用现有DSP处理器来实现,现场可编程门阵列(FPGA)尤其适合于乘法和累加(MAC)等重复性的DSP任务。本文从FPGA与专用DSP器件的运算速度和器件资源的比较入手,介绍FPGA 在复数乘法、数字滤波器设计和FFT等数字信号处理中应用的优越性,值得(中国)从事信号处理的工程师关注。 Chris Dick Xilinx公司 由于在性能、成本、灵活性和功耗等方面的优势,基于FPGA的信号处理器已广泛应用于各种信号处理领域。近50%的FPGA产品已进入各种通信和网络设备中,例如无线基站、交换机、路由器和调制解调器等。FPGA提供了极强的灵活性,可让设计者开发出满足多种标准的产品。例如,万能移动电话能够自动识别GSM、CDMA、TDMA或AMPS等不同的信号标准,并可自动重配置以适应所识别的协议。FPGA所固有的灵活性和性能也可让设计者紧跟新标准的变化,并能提供可行的方法来满足不断变化的标准要求。 复数乘法 复数运算可用于多种数字信号处理系统。例如,在通讯系统中复数乘积项常用来将信道转化为基带。在线缆调制解调器和一些无线系统中,接收器采用一种时域自适应量化器来解决信号间由于通讯信道不够理想而引入的干扰问题。量化器采用一种复数运算单元对复数进行处理。用来说明数字信号处理器优越性能的指标之一就是其处理复数运算的能力,尤其是复数乘法。 一个类似DSP-24(工作频率为100MHz)的器件在100ns内可产生24×24位复数乘积(2个操作数的实部和虚部均为24位精度)。复数乘积的一种计算方法需要4次实数乘法、1次加法和1次减法。一个满精度的24×24实数管线乘法器需占用348个逻辑片。将4个实数乘法器产生的结果组合起来所需的2个48位加法/减法器各需要24个逻辑片(logic slice)。这些器件将工作在超过100MHz的时钟频率。复数乘法器采用一条完全并行的数据通道,由4×348+2×24=1440个逻辑片构成,这相当于Virtex XCV1000 FPGA所提供逻辑资源的12%。计算一个复数乘积所需的时间为10ns,比DSP结构的基准测试快一个数量级。为了获得更高的性能,几个完全并行的复数乘法器可在单个芯片上实现。采用5个复数乘法器,假设时钟频率为100MHz,则计算平均速率为每2ns一个复数乘积。这一设计将占用一个XCV1000器件约59%的资源。 这里应该强调的一个问题是I/O,有这样一条高速数据通道固然不错,但为了充分利用它,所有的乘法器都须始终保持100%的利用率。这意味着在每一个时钟来临时都要向这些单元输入新的操作数。 除了具有可实现算法功能的高可配置逻辑结构外,FPGA还提供了巨大的I/O带宽,包括片上和片外数据传输带宽,以及算术单元和存储器等片上部件之间的数据传输带宽。例如,XCV1000具有512个用户I/O引脚。这些I/O引脚本身是可配置的,并可支持多种信号标准。实现复数乘法器的另一种方法是构造一个单元,该单元采用单设定或并行的24x24实数乘法器。这种情况下,每一个复数乘法需要4个时钟标识,但是FPGA的逻辑资源占用率却降到了最低。同样,采用100MHz系统时钟,每隔40ns可获得一个新的满精度复数乘积,这仍是DSP结构基准测试数据的2.5倍。这一设定方法需要大约450个逻辑片,占一个XCV1000器件所有资源的3.7%(或XCV300的15%)。 构造一条能够精确匹配所需算法和性能要求的数据通道的能力是FPGA技术独特的特性之一。而且请注意,由于FPGA采用SRAM配置存储器,只需简单下载一个新的配置位流,同样的FPGA硬件就可适用于多种应用。FPGA就像是具有极短周转时间的微型硅片加工厂。

数字信号处理实验

实验一 离散傅里叶变换(DFT )对确定信号进行谱分析 一.实验目的 1.加深对DFT 算法原理和基本性质的理解。 2.熟悉DFT 算法和原理的编程方法。 3.学习用DFT 对信号进行谱分析的方法,了解可能出现的误差及其原因,以便在实际中正确利用。 二.实验原理 一个连续信号)(t x a 的频谱可以用其傅里叶变换表示,即 dt e t x j X t j a a Ω-∞ ∞ -? = Ω)()( 若对)(t x a 进行理想采样可得采样序列 )(|)()(nT x t x n x a nT t a === 对)(n x 进行DTFT ,可得其频谱为: ∑∞ -∞ =-= n n j j e n x e X ωω )()( 其中数字频率ω与模拟频率Ω的关系为: s f T Ω = Ω=ω )(n x 的DFT 为∑∞ -∞ =-= n nk N j e n x k X π 2)()( 若)(t x a 是限带信号,且在满足采样定理的条件下,)(ω j e X 是)(Ωj X a 的周期延拓, )(k X 是)(ωj e X 在单位圆上的等间隔采样值,即k N j e X k X πωω2| )()(= =。 为在计算机上分析计算方便,常用)(k X 来近似)(ω j e X ,这样对于长度为N 的有限 长序列(无限长序列也可用有限长序列来逼近),便可通过DFT 求其离散频谱。 三.实验内容 1.用DFT 对下列序列进行谱分析。 (1))()04.0sin(3)(100n R n n x π=

1 (2)]0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1[)(=n x 2.为了说明高密度频谱和高分辨率频谱之间的区别,考察序列 )52.0cos()48.0cos()(n n n x ππ+= (1)当0≤n ≤10时,确定并画出x(n)的离散傅里叶变换。 (2)当0≤n ≤100时,确定并画出x(n)的离散傅里叶变换。 四.实验结果 1. (1) (2)

信号完整性分析基础系列之一——眼图测量

信号完整性分析基础系列之一 ——关于眼图测量(上) 汪进进美国力科公司深圳代表处 内容提要:本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇,从四个方面介绍了眼图测量的相关知识:一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。 您知道吗?眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基 于连续比特位的方法来测量眼图之前,1962年-2002的40年间,眼图的测量是基 于采样示波器的传统方法。 您相信吗?在长期的培训和技术支持工作中,我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导,Step by Step,满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是 可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前,我也从来没有听说过眼图。那天面试时,老板反复强调力科在眼图测量方面的优势,但我不知所云。之后我Google“眼图”, 看到网络上有限的几篇文章,但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”,仍然 没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字,出现频率最多的如下,表达得似乎非常地专业,但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中,完全消除码间串扰是十分困难的,而码间串扰 对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律,还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣,在实验室中,通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响,这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴,并且当示波器的水平扫描周期和码元 定时同步时,适当调整相位,使波形的中心对准取样时刻,在示波器上显示的图形很象人的眼睛,因此被称为眼图(Eye Map)。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”,当传输三元码时,会显示两 只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的,眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻,位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,每个码元将重叠在一起,最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”,“眼”开启得最大。当有码

PCB板级信号完整性的仿真及应用

作者简介:曹宇(1969-),男,上海人,硕士,工程师. 第6卷第 6期 2006年12月泰州职业技术学院学报 JournalofTaizhouPolytechnicalInstituteVol.6No.6 Dec.2006摘要:针对高速数字电路印刷电路板的板级信号完整性,分析了IBIS模型在板级信号完整 性分析中的作用。利用ADS仿真软件,采用电磁仿真建模和电路瞬态仿真测试了某个 实际电路版图,给出了实际分析结果。 关键词:信号完整性;IBIS;仿真;S参数 中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1671-0142(2006)06-0030-03 信号完整性(SI,SignalIntegrity)的概念是针对高速数字信号提出来的。以往的数字产品,其时钟或数据频率在几十兆之内时,信号的上升时间大多在几个纳秒,甚至几十纳秒以上。数字化产品设计工程师关注最多的是“数字设计”保证逻辑正确。随着数字技术的飞速发展,原先只是在集成电路芯片设计中需要考虑的问题[1]在PCB板级设计中正在逐步显现出来,并由此提出了信号完整性的概念。 在众多的讲述信号完整性的论文和专著中[2,3],对信号完整性的描述都是从信号传输过程中可能出现的问题(比如串扰,阻抗匹配,电磁兼容,抖动等)本身来讨论信号完整性,对信号完整性没有一个统一的定义。事实上,信号完整性是指信号在通过一定距离的传输路径后在特定接收端口相对指定发送端口信号的还原程度,这个还原程度是指在指定的收发参考端口,发送芯片输出处及接收芯片输入处的波形需满足系统设计的要求[4]。 1、板级信号完整性分析 1.1信号完整性分析内容的确定 信号完整性分析工作是一项产品开发全流程工作,从产品设计阶段开始一直延续到产品定型。PCB板级设计同样如此。在系统设计阶段,产品还没有进入试制,需要建立相应的系统模型并得到仿真结果以验证设计思想和设计体系正确与否,这个阶段称前仿真;前仿真通过后,产品投入试制,样品出来后再进行相应的测试和仿真,这个阶段称后仿真。假如将每一块PCB板视为一个系统,影响这个系统正常工作的信号问题涉及到所有的硬件和软件,包括芯片、封装、PCB物理结构、电源及电源传输网络和协议。 对系统所有部分都进行仿真验证是不现实的。应根据系统设计的要求选定部分内容进行测试仿真。本文所提及的“板级信号完整性分析”仅针对芯片引脚和走线的互连状态分析。 当被传输的信号脉冲时间参量(如上升时间、传输时间等)已缩短至和互连线上电磁波传输时间处于同一个量级时,信号在互连线上呈现波动效应,应采用微波传输线或分布电路的模型来对待互连线,从而产生了时延、畸变、回波、相邻线之间的干扰噪声等所谓的“互连效应”[1]。 假设PCB板上芯片引脚的输入输出信号都是“干净”的,那么只要考虑互连线路本身的互连效应。事实上,每个芯片引脚在封装时都有其独特的线路特性,这些特性是由其内部的晶体管特性决定的,同样的信号在不同引脚上的传输效率差异很大。因此,在分析信号传输的互连效应时必须考虑芯片内部的电路特性以提取相对准确的电路模型,并在此基础上作进一步的分析。这个模型就是在业界被广泛使用的IBIS模型。 1.2IBIS标准模型的建立 PCB板级信号完整性的仿真及应用 曹宇,丁志刚,宗宇伟 (上海计算机软件技术开发中心,上海201112)

基于TMS320C6455的高速数字信号处理系统设计

基于TMS320C6455的高速数字信号处理系统设计 摘要:针对高速实时数字信号处理系统设计要求,本文提出并设计了基于dsp+fpga结构的高速数字信号处理系统,采用ti公司目前单片处理能力最强的定点dsp芯片tms320c6455为系统主处理器,fpga作为协处理器。详细论述了dsp外围接口电路的应用和设计,系统设计电路简洁、实现方便,可靠性强。 关键词:tms320c6455 fpga 数字信号处理系统设计 design of high-speed digital signal processing system based on tms320c6455 cao jingzhi,he fei,li qiang,ren hui,qin wei (department of tool development,china petroleum logging co.,ltd shaan xi xi’an 710077) abstract:according to the design needs of high-speed real-time digital signal processing system.the paper puts forward a design of high-speed digital signal processing system based on dsp+fpga structure,adopting ti company fixed-point dsp chip tms320c6455,the currently strongest capacity monolithic processor,for system main processor,and fpga as coprocessor.this paper describs the application and design of dsp periphery circuit interface in detail.the system design has simple circuit and realize convenient, reliability.

数字信号处理实验答案完整版

数字信号处理实验答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

实验一熟悉Matlab环境 一、实验目的 1.熟悉MATLAB的主要操作命令。 2.学会简单的矩阵输入和数据读写。 3.掌握简单的绘图命令。 4.用MATLAB编程并学会创建函数。 5.观察离散系统的频率响应。 二、实验内容 认真阅读本章附录,在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子,体会各条命令的含义。在熟悉了MATLAB基本命令的基础上,完成以下实验。 上机实验内容: (1)数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=[1 2 3 4],B=[3 4 5 6],求C=A+B,D=A-B,E=A.*B,F=A./B,G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。 clear all; a=[1 2 3 4]; b=[3 4 5 6]; c=a+b; d=a-b; e=a.*b; f=a./b; g=a.^b; n=1:4; subplot(4,2,1);stem(n,a); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('A'); subplot(4,2,2);stem(n,b); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('B'); subplot(4,2,3);stem(n,c); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('C'); subplot(4,2,4);stem(n,d); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('D'); subplot(4,2,5);stem(n,e); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('E'); subplot(4,2,6);stem(n,f); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('F'); subplot(4,2,7);stem(n,g); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('G'); (2)用MATLAB实现下列序列: a) x(n)= 0≤n≤15 b) x(n)=e+3j)n 0≤n≤15 c) x(n)=3cosπn+π)+2sinπn+π) 0≤n≤15 d) 将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x(n)=x(n+16),绘出四个周期。

数字信号处理实验报告(实验1_4)

实验一 MATLAB 仿真软件的基本操作命令和使用方法 实验容 1、帮助命令 使用 help 命令,查找 sqrt (开方)函数的使用方法; 2、MATLAB 命令窗口 (1)在MATLAB 命令窗口直接输入命令行计算3 1)5.0sin(21+=πy 的值; (2)求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根; 3、矩阵运算 (1)矩阵的乘法 已知 A=[1 2;3 4], B=[5 5;7 8],求 A^2*B

(2)矩阵的行列式 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9],求A (3)矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9],求A' 已知B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求B.' , B' (4)特征值、特征向量、特征多项式 已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ,求矩阵A的特征值、特征向量、特征多项式;

(5)使用冒号选出指定元素 已知:A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];求A 中第3 列前2 个元素;A 中所有列第2,3 行的元素; 4、Matlab 基本编程方法 (1)编写命令文件:计算1+2+…+n<2000 时的最大n 值;

(2)编写函数文件:分别用for 和while 循环结构编写程序,求 2 的0 到15 次幂的和。

5、MATLAB基本绘图命令 (1)绘制余弦曲线 y=cos(t),t∈[0,2π]

(2)在同一坐标系中绘制余弦曲线 y=cos(t-0.25)和正弦曲线 y=sin(t-0.5), t∈[0,2π] (3)绘制[0,4π]区间上的 x1=10sint 曲线,并要求: (a)线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号; (b)坐标轴控制:显示围、刻度线、比例、网络线 (c)标注控制:坐标轴名称、标题、相应文本; >> clear;

于博士信号完整性分析入门(修改)

于博士信号完整性分析入门 于争 博士 https://www.doczj.com/doc/344626360.html, for more information,please refer to https://www.doczj.com/doc/344626360.html, 电设计网欢迎您

什么是信号完整性? 如果你发现,以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了,同样的设计,以前没问题,可是现在却无法工作,那么恭喜你,你碰到了硬件设计中最核心的问题:信号完整性。早一天遇到,对你来说是好事。 在过去的低速时代,电平跳变时信号上升时间较长,通常几个ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能,没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代,随着IC输出开关速度的提高,很多都在皮秒级,不管信号周期如何,几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外,对低功耗追求使得内核电压越来越低,1.2v内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小,这也使得信号完整性问题更加突出。 广义上讲,信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题,它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后,如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。 信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。即使布线拓扑结构没有变化,如果采用了信号上升时间很小的IC芯片,现有设计也将处于临界状态或者停止工作。 下面谈谈几种常见的信号完整性问题。 反射: 图1显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃,拿出你制作的电路板,测一测各种信号,比如时钟输出或是高速数据线输出,看看是不是存在这种波形。如果有,那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了,对,这就是一种信号完整性问题。 很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻,至于为什么,他们中很多人都说不清楚,他们会说,很多成熟设计上都有,照着做的。或许你知道,可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用,包括很多有了三四年经验的硬件工程师,很惊讶么?可这确实是事实,我碰到过很多。其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大,振铃会消失,但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配,奥,对了,一定要注意阻抗匹配,阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的

PCB设计与信号完整性仿真

本人技术屌丝一枚,从事PCB相关工作已达8年有余,现供职于世界闻名的首屈一指的芯片设计公司,从苦逼的板厂制板实习,到初入Pcblayout,再到各种仿真的实战,再到今天的销售工作,一步一步一路兢兢业业诚诚恳恳,有一些相关领悟和大家分享。买卖不成也可交流。 1.谈起硬件工作,是原理图,pcb,码农的结合体,如果你开始了苦逼的pcblayout工作,那么将是漫长的迷茫之路,日复一日年复一年,永远搞不完的布局,拉线。眼冒金星不是梦。最多你可以懂得各种模块的不同处理方式,各种高速信号的设计,但永远只能按照别人的意见进行,毫无乐趣。 2.谈起EDA相关软件,形象的说,就普通的PROTEL/AD来说你可能只有3-6K,对于pads 可能你有5-8K,对于ALLEGRO你可能6-10K,你会哀叹做的东西一样,却同工不同酬,没办法这就是市场,我们来不得无意义的抱怨。 3.众所周知,一个PCB从业者最好的后路就是仿真工作,为什么呢?一;你可以懂得各种模块的设计原则,可以优化不准确的部分,可以改善SI/PI可以做很多,这往往是至关重要的,你可以最大化节约成本,减少器件却功效相同;二;从一个pcblayout到仿真算是水到渠成,让路走的更远; 三:现实的说薪资可以到达11-15K or more,却更轻松,更有价值,发言权,你不愿意吗? 现在由于本人已技术转销售,现在就是生意人了哈哈,我也查询过各种仿真资料我发现很少,最多不过是Mentor Graphics 的HyperLynx ,candense的si工具,

但是他们真的太low了,精确度和完整性根本不能保证,最多是定性的能力,无法定量。真正的仿真是完整的die到die的仿真,是完整的系统的,是需要更高级的仿真软件,被收购的xxsigrity,xx ansys,hspicexx,adxx等等,这些软件才是真正的仿真。 本人提供各种软件及实战代码,例子,从基本入门到高级仿真,从电源仿真,到ddr仿真到高速串行仿真,应有尽有,,完全可以使用,想想以后的高薪,这点投入算什么呢?舍不得孩子套不住狼哦。 所有软件全兼容32位和64位系统。 切记本人还提供学习手册,你懂的,完全快速进入仿真领域。你懂的! 希望各位好好斟酌,自己的路是哪个方向,是否想更好的发展,舍得是哲学范畴,投资看得是利润的最大化,学会投资吧,因为他值得拥有,骚年! 注:本人也可提供培训服务,面面俱到,形象具体,包会! 有购买和学习培训兴趣的请联系 QQ:2941392162

数字信号处理实验三

实验三:离散LSI 系统的频域分析 一、实验内容 2、求以下各序列的z 变换: 12030() ()sin() ()sin()n an x n na x n n x n e n ωω-=== 程序清单如下: syms w0 n z a; x1=n*a^n;X1=ztrans(x1) x2=sin(w0*n);X2=ztrans(x2) x3= exp(-a*n)*sin(w0*n);X3=ztrans(x3) 程序运行结果如下: X1 =z/(a*(z/a - 1)^2) X2 =(z*sin(w0))/(z^2 - 2*cos(w0)*z + 1) X3 =(z*exp(a)*sin(w0))/(exp(2*a)*z^2 - 2*exp(a)*cos(w0)*z + 1) 3、求下列函数的逆z 变换 0 312342 1 1() () () ()() 1j z z z z X z X z X z X z z a z a z e z ω---= = = = ---- 程序清单如下: syms w0 n z a; X1=z/(z-a);x1=iztrans(X1) X2= z/(a-z)^2;x2=iztrans(X2) X3=z/ z-exp(j*w0);x3=iztrans(X3) X4=(1-z^-3)/(1-z^-1);x4=iztrans(X4) 程序运行结果如下: x1 =a^n x2 =n*a^n/a 课程名称 数字信号 实验成绩 指导教师 实 验 报 告 院系 信息工程学院 班级 学号 姓名 日期

x3 =charfcn[0](n)-iztrans(exp(i*w0),w0,n) x4 =charfcn[2](n)+charfcn[1](n)+charfcn[0](n) 4、求一下系统函数所描述的离散系统的零极点分布图,并判断系统的稳定性 (1) (0.3)()(1)(1) z z H z z j z j -= +-++ z1=[0,0.3]';p1=[-1+j,-1-j]';k=1; [b1,a1]=zp2tf(z1,p1,k); subplot(1,2,1);zplane(z1,p1); title('极点在单位圆外); subplot(1,2,2);impz(b1,a1,20); 由图可见:当极点位于单位圆内,系统的单位序列响应随着频率的增大而收敛;当极点位于单位圆上,系统的单位序列响应为等幅振荡;当极点位于单位圆外,系统的单位序列响应随着频率的增大而发散。由此可知系统为不稳定系统。 -1 -0.5 00.51 -2 -1.5-1-0.500.511.5 2Real Part I m a g i n a r y P a r t 极点在单位圆外 n (samples) A m p l i t u d e Impulse Response

信号完整性分析基础系列之二十四

信号完整性分析基础系列之二十四——关于抖动(上) 美国力科公司深圳代表处汪进进 写在前面的话 抖动话题是示波器测量的最高境界,也是最风云变换的一个话题,这是因为抖动是示波器测量的诸多功能中最和“数学”相关的。玩数学似乎是需要一定境界的。 “力科示波器是怎么测量抖动的?”,“这台示波器抖动测量准不准?”,“时钟抖动和数据抖动测量方法为什么不一样?”,“总体抖动和峰峰值抖动有什么区别? ”,“余辉方法测量抖动不是最方便吗?”,“抖动和眼图,浴盆曲线之间是什么?”,…… 关于抖动的问题层出不穷。这么多年来,在完成了“关于触发(上)、(下)”和“关于眼图(上)、(下)”,“关于S参数(上)(下)”等三篇拙作后,我一直希望有一篇“关于抖动”的文章问世,但每每下笔又忐忑而止,怕有谬误遗毒。今天,当我鼓起勇气来写关于抖动的时候,我需要特别说明,这是未定稿,恳请斧正。 抖动和波形余辉的关系 有一种比较传统的测量抖动的方法,就是利用余辉来查看信号边沿的变化,然后再用光标测量变化的大小(如图1所示),后来更进了一步,可以利用示波器的“余辉直方图”和相关参数自动测量出余辉的变化范围,这样测量的结果就被称为“抖动”。这个方法是在示波器还没有“测量统计”功能之前的方法,但在90年代初力科发明了测量统计功能之后,这个方法就逐渐被淘汰了。 图1 传统的抖动测量方法 这种传统的方法有下面这些缺点:(1)总会引入触发抖动,因此测量的结果很不准确。(2)只能测量某种参数的抖动,譬如触发上升沿,测量下降沿的余辉变化,反应了宽度的抖动,触发上升沿,测量相邻的上升沿的余辉变化,反应了周期的抖动。显然还有很多类型的抖动特别是最重要的TIE抖动无法测量出来。(3)抖动产生的因果关系的信息也无从得知。 定义抖动的四个维度 和抖动相关的名词非常多:时钟抖动,数据抖动; 周期抖动,TIE抖动,相位抖动,cycle-cycle抖动; 峰峰值抖动(pk-pk jitter),有效值抖动(rms jitter);总体抖动(Tj),随机抖动(Rj),固有抖动(Dj);周期性抖动,DCD抖动,ISI抖动,数据相关性抖动; 定时抖动,基于误码率的抖动; 水平线以上的抖动和水平线以下的抖动…… 这些名词反应了定义抖动的不同维度。 回到“什么是抖动”的定义吧。其实抖动的定义一直没有统一,这可能也是因为需要表达清楚这个概念的维度比较多的原因。目前引用得比较多的定义是: Jitter is defined as the short-term variations of a digital signal’s significant instants from their ideal positions in time. 就是说抖动是信号在电平转换时,其边沿与理想位置之间的偏移量。如图2所示,红色的是表示理想信号,实际信号的边沿和红色信号边沿之间的偏差就是抖动。什么是“理想位置”,“理想位置”是怎么得到的?这是被问到后最不好回答的问题。

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