前言：
数模混合电路的设计，一直是困扰硬件电路设计师提高性能的瓶颈。众所周知，现实的世界都是模拟的，只有将模拟的信号转变成数字信号，才方便做进一步的处理。模拟信号和数字信号的转变是否实时、精确，是电路设计的重要指标。除了器件工艺，算法的进步会影响系统数模变换的精度外，现实世界中众多干扰，噪声也是困扰数模电路性能的主要因素。
本文通过Ansoft公司的“AD-Mix Signal Noise Design Suites” 数模混合噪声仿真设计软件的对数模混合设计PCB的仿真，探索分析数模混合电路的噪声干扰和优化设计的途径，以达到改善系统性能目的。
11、在高速设计中，如何解决信号的完整性问题？差分布线方式是如何实现的？对于只有一个输出端的时钟信号线，如何实现差分布线？
答：信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance)，走线的特性阻抗，负载端的特性，走线的拓朴(topology)架构等。
解决的方式是靠端接(termination)与调整走线的拓朴。差分对的布线有两点要注意，一是两条线的长度要尽量一样长，另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变，也就是要保持平行。平行的方式有两种，一为两条线走在同一走线层(side-by-side)，一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者side-by-side实现的方式较多。要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。
12、一块PCB板中有多个数/模功能块时，常规做法是要将数/模地分开，并分别在一点相连。这样，一块PCB板上的地将被分割成多块，而且如何相互连接也大成问题。但有人采用另外一种办法，即在确保数/模分开布局，且数/模信号走线相互不交叉的情况下，整个PCB板地不做分割，数/模地都连到这个地平面上，这样做有何道理，请专家指教。
答：将数/模地分开的原因是因为数字电路在高低电位切换时会在电源和地产生噪声，噪声的大小跟信号的速度及电流大小有关。如果地平面上不分割且由数字区域电路所产生的噪声较大而模拟区域的电路又非常接近，则即使数模信号不交叉，模拟的信号依然会被地噪声干扰。也就是说数模地不分割的方式只能在模拟电路区域距产生大噪声的数字电路区域较远时使用。另外，数模信号走线不能交叉的要求是因为速度稍快的数字信号其返回电流路径(return current path)会尽量沿着走线的下方附近的地流回数字信号的源头，若数模信号走线交叉，则返回电流所产生的噪声便会出现在模拟电路区域内。
13、在PCB上靠近平行走高速差分信号线对的时候，在阻抗匹配的情况下，由于两线的相互耦合，会带来很多好处。但是有观点认为这样会增大信号的衰减，影响传输距离。是不是这样，为什么？我在一些大公司的评估板上看到高速布线有的尽量靠近且平行，而有的却有意的使两线距离忽远忽近，我不懂那一种效果更好。我的信号1GHz以上，阻抗为50欧姆。在用软件计算时，差分线对也是以50欧姆来计算吗？还是以100欧姆来算？接收端差分线对之间可否加一匹配电阻？谢谢！
答：会使高频信号能量衰减的原因一是导体本身的电阻特性(conductor loss), 包括集肤效应(skin effect), 另一是介电物质的dielectric loss。这两种因子在电磁理论分析传输线效应
(transmission line effect)时, 可看出他们对信号衰减的影响程度。差分线的耦合是会影响各自的特性阻抗, 变的较小, 根据分压原理(voltage divider)这会使信号源送到线上的电压小一点。
至于, 因耦合而使信号衰减的理论分析我并没有看过, 所以我无法评论。对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。差分阻抗的计算是2(Z11 - Z12), 其中, Z11是走线本身的特性阻抗, Z12是两条差分线间因为耦合而产生的阻抗, 与线距有关。所以, 要设计差分阻抗为100欧姆时, 走线本身的特性阻抗一定要稍大于50欧姆。至于要大多少, 可用仿真软件算出来。接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号品质会好些。欢迎到
https://www.doczj.com/doc/428561660.html,/icx里面有一些不错的技术资料。
14、柔性PCB板在Layout时有哪些规则？应注意哪些问题？
答：在柔性板设计时,应注意:
1.从生产厂获得加工工艺参数如线宽.间距.等
2.在设计时应注意柔性PCB最小弯折半径是否满足设计尺寸的要求
3.柔性PCB在应力集中的弯折点可能出现断裂或层开列,应注意应力的消除和PCB加强。
15、为了最大限度的保证高速信号质量，我们都习惯于手工布线，但效率太低。使用自动布线器又无法监控关键信号的绕线方式，过孔数目、位置等。手工走完关键信号再自动布线又会降低自动布线的布通率，而且自动布线结果的调整意味着更多的布线工作量，如何平衡以上矛盾，利用优秀的布线器帮助完成高速信号的布线？
答：现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。各家EDA公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有绝对的关系。例如, 走线的推挤能力, 过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。
16、在高速PCB设计中，信号层的空白区域可以敷铜，那么多个信号层的敷铜是都接地好呢，还是一半接地，一半接电源好呢？
答：一般在空白区域的敷铜绝大部分情况是接地。只是在高速信号线旁敷铜时要注意敷铜与信号线的距离，因为所敷的铜会降低一点走线的特性阻抗。也要注意不要影响到它层的特性阻抗，例如在dual stripline的结构时。
17、在高速板(如p4的主板)layour，为什么要求高速信号线(如cpu数据，地址信号线)要匹配? 如果不匹配会带来什么隐患？其匹配的长度范围（既信号线的时滞差）是由什么因素决定的，怎样计算？
答：要求走线特性阻抗匹配的主要原因是要避免高速传输线效应(transmission line effect)所引起的反射(reflection)影响到信号完整性(signal integrity)和延迟时间(flight time)。也就是说如果不匹配，则信号会被反射影响其质量。所有走线的长度范围都是根据时序(timing)的要求所订出来的。
影响信号延迟时间的因素很多，走线长度只是其一。P4要求某些信号线长度要在某个范围就是根据该信号所用的传输模式(common clock或source synchronous)下算得的timing margin，分配一部份给走线长度的允许误差。至于，上述两种模式时序的计算，限于时间与篇幅不方便在此详述，请到下列网址
https://www.doczj.com/doc/428561660.html,/design/Pentium4/guides 下载"Intel Pentium 4 Processor in the
423-pin Package/Intel 850 Chipset Platform Design Guide"。其中"Methodology for Determining Topology and Routing Guideline"章节内有详述。
18、在高密度印制板上通过软件自动产生测试点一般情况下能满足大批量生产的测试要求吗?添加测试点会不会影响高速信号的质量？
答：一般软件自动产生测试点是否满足测试需求必须看对加测试点的规范是否符合测试机具的要求。另外，如果走线太密且加测试点的规范比较严，则有可能没办法自动对每段线都加上测试点，当然，需要手动补齐所要测试的地方。至于会不会影响信号质量就要看加测试点的方式和信号到底多快而定。基本上外加的测试点(不用线上既有的穿孔(via or DIP pin)当测试点)可能加在线上或是从线上拉一小段线出来。前者相当于是加上一个很小的电容在线上，后者则是多了一段分支。这两个情况都会对高速信号多多少少会有点影响，影响的程度就跟信号的频率速度和信号缘变化率(edge rate)有关。影响大小可透过仿真得知。原则上测试点越小越好(当然还要满足测试机具的要求)分支越短越好。
19、如何选择PCB板材?如何避免高速数据传输对周围模拟小信号的高频干扰,有没有一些设计的基本思路?谢谢！
答：选择PCB板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的PCB板子(大于GHz的频率)时这材质问题会比较重要。例如，现在常用的FR-4材质，在几个GHz的频率时的介质损dielectric loss会对信号衰减有很大的影响，可能就不合用。就电气而言，要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰，也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离，或加ground guard/shunt traces
在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
20、众所周知PCB板包括很多层，但其中某些层的含义我还不是很清楚。
mechanical,keepoutlayer,topoverlay,bottomoverlay,toppaste,bottompaste,topsolder,bottomsol der,drillguide,drilldrawing,multilayer这些层不知道它们的确切含义。希望您指教。
答：在EDA软件的专门术语中，有很多不是有相同定义的。以下就字面上可能的意义来解释。Mechnical: 一般多指板型机械加工尺寸标注层Keepoutlayer: 定义不能走线、打穿孔(via)或摆零件的区域。这几个限制可以独立分开定义。Topoverlay: 无法从字面得知其意义。多提供些讯息来进一步讨论。Bottomoverlay: 无法从字面得知其意义。可多提供些讯息来进一步讨论。Toppaste: 顶层需要露出铜皮上锡膏的部分。Bottompaste: 底层需要露出铜皮上锡膏的部分。Topsolder: 应指顶层阻焊层，避免在制造过程中或将来维修时可能不小心的短路Bottomsolder: 应指底层阻焊层。Drillguide: 可能是不同孔径大小，对应的符号，个数的一个表。Drilldrawing: 指孔位图，各个不同的孔径会有一个对应的符号。Multilayer: 应该没有单独这一层，能指多层板，针对单面板和双面板而言。
21、一个系统往往分成若干个PCB，有电源、接口、主板等，各板之间的地线往往各有互连，导致形成许许多多的环路，产生诸如低频环路噪声，不知这个问题如何解决？
答：各个PCB板子相互连接之间的信号或电源在动作时，例如A板子有电源或信号送到B板子，一定会有等量的电流从地层流回到A板子(此为Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗最小的地方流回去。所以，在各个不管是电源或信号相互连接的接口处，分配给地层的管脚数不能太少，以降低阻抗，这样可以降低地层上的噪声。另外，也可以分析整个电流环路，尤其是电流较大的部分，调整地层或地线的接法，来控制电流的走法(例如，在某处制造低阻抗，让大部分的电流从这个地方走)，降低对其它较敏感信号的影响。
22、能否提供一些经验数据、公式和方法来估算布线的阻抗。当无法满足阻抗匹配的要求时，是在信号线的末端加并联的匹配电阻好，还是在信号线上加串联的匹配电阻好。差分信号线中间可否加地线？
答：以下提供两个常被参考的特性阻抗公式： a.微带线(microstrip)
Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W为线宽，T为走线的铜皮厚度，H为走线到参考平面的距离，Er是PCB板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式必须在
0.1<(W/H)<2.0及1<(Er)<15的情况才能应用。b.带状线(stripline)
Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中，H为两参考平面的距离，并且走线位于两参考平面的中间。此公式必须在W/H<0.35及T/H<0.25的情况才能应用。最好还是用仿真软件来计算比较准确。2.选择端接(termination)的方法有几项因素要考虑: a.信号源(source driver)的架构和强度。b.功率消耗(power consumption)的大小。c.对时间延迟的影响，这是最重要考虑的一点。所以，很难说哪一种端接方式是比较好的。 3.差分信号中间一般是不能加地线。因为差分信号的应用原理最重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处，
如flux cancellation，抗噪声(noise immunity)能力等。若在中间加地线，便会破坏耦合效应。
23、您能比较一下CandenceInnovedaMentorZuken公司各自的自动布线及SI仿真工具吗？有没有测试指标呢？
答：通常各公司自动布线引擎的算法多多少少都会有各自较喜欢的绕线模式，如果所测试的板子的绕线模式较符合某种算法，则那一个工具所表现的结果可能会较好，这也是为什么每家公司都有他们各自的数据来宣称他们的自动布线是最好的。所以，最好的测试方式就是用贵公司的设计在各家自动布线工具上来跑。测试的指针有绕线的完成率及所花的时间。仿真工具最重要的是仿真引擎的精确度及对线路的模型与算法是否符合贵公司设计的需求。例如，如果所设计的时钟频率为400MHz，这时仿真工具能否提供正确的AC loss模型就很重要。其它可考虑使用者接口是否方便操作，是否有定制化(customization)的方法，利于batch run。
25、请问，模拟电源处的滤波经常是用LC电路。但是，我发现有时LC比RC滤波效果差，请问这是为什么，滤波时选用电感，电容值的方法是什么？
答：LC与RC滤波效果的比较必须考虑所要滤掉的频带与电感值的选择是否恰当。因为电感的感抗(reactance)大小与电感值和频率有关。如果电源的噪声频率较低，而电感值又不够大，这时滤波效果可能不如RC。但是，使用RC滤波要付出的代价是电阻本身会耗能，效率较差，且要注意所选电阻能承受的功率。电感值的选用除了考虑所想滤掉的噪声频率外，还要考虑瞬时电流的反应能力。如果LC的输出端会有机会需要瞬间输出大电流，则电感值太大会阻碍此大电
流流经此电感的速度，增加纹波噪声(ripple noise)。电容值则和所能容忍的纹波噪声规范值的大小有关。纹波噪声值要求越小，电容值会较大。而电容的ESR/ESL也会有影响。另外，如果这LC是放在开关式电源(switching regulation power)的输出端时，还要注意此LC所产生的极点零点(pole/zero)对负反馈控制(negative feedback control)回路稳定度的影响。
26、在电路板尺寸固定的情况下，如果设计中需要容纳更多的功能，就往往需要提高PCB的走线密度，但是这样有可能导致走线的相互干扰增强，同时走线过细也使阻抗无法降低，请专家介绍在高速（>100MHz）高密度PCB设计中的技巧?
答：在设计高速高密度PCB时，串扰(crosstalk interference)确实是要特别注意的，因为它对时序(timing)与信号完整性(signal integrity)有很大的影响。以下提供几个注意的地方：1.控制走线特性阻抗的连续与匹配。 2.走线间距的大小。一般常看到的间距为两倍线宽。可以透过仿真来知道走线间距对时序及信号完整性的影响，找出可容忍的最小间距。不同芯片信号的结果可能不同。3.选择适当的端接方式。4.避免上下相邻两层的走线方向相同，甚至有走线正好上下重迭在一起，因为这种串扰比同层相邻走线的情形还大。5.利用盲埋孔(blind/buried via)来增加走线面积。但是PCB板的制作成本会增加。在实际执行时确实很难达到完全平行与等长，不过还是要尽量做到。除此以外，可以预留差分端接和共模端接，以缓和对时序与信号完整性的影响。
27、对于lvds低压差分信号，原则上是布线等长、平行，但实际上较难实现，是否能提供一些经验？
答：差分信号布线时要求等长且平行的原因有下列几点： 1.平行的目的是要确保差分阻抗的完整性。平行间距不同的地方就等于是差分阻抗不连续。2.等长的目的是想要确保时序(timing)的准确与对称性。因为差分信号的时序跟这两个信号交叉点(或相对电压差值)有关，如果不等长，则此交叉点不会出现在信号振幅(swing amplitude)的中间，也会造成相邻两个时间间隔(time interval)不对称，增加时序控制的难度。3.不等长也会增加共模(common mode)信号的成分，影响信号完整性(signal integrity )。
28、pcb设计中需要注意哪些问题？
答：PCB设计时所要注意的问题随着应用产品的不同而不同。就象数字电路与仿真电路要注意的地方不尽相同那样。以下仅概略的几个要注意的原则。1、PCB层叠的决定；包括电源层、地层、走线层的安排，各走线层的走线方向等。这些都会影响信号品质，甚至电磁辐射问题。2、电源和地相关的走线与过孔(via)要尽量宽，尽量大。3、不同特性电路的区域配置。良好的区域配置对走线的难易，甚至信号质量都有相当大的关系。4、要配合生产工厂的制造工艺来设定DRC (Design Rule Check)及与测试相关的设计(如测试点)。其它与电气相关所要注意的问题就与电路特性有绝对的关系，例如，即便都是数字电路，是否注意走线的特性阻抗就要视该电路的速度与走线长短而定。
29、在高速PCB设计时为了防止反射就要考虑阻抗匹配，但由于PCB的加工工艺限制了阻抗的连续性而仿真又仿不到，在原理图的设计时怎样来考虑这个问题？另外关于IBIS模型，不知在那里能提供比较准确的IBIS模型库。我们从网上下载的库大多数都不太准确，很影响仿真的参考性。
答：在设计高速PCB电路时，阻抗匹配是设计的要素之一。而阻抗值跟走线方式有绝对的关系，例如是走在表面层(microstrip)或内层(stripline/double stripline)，与参考层(电源层或地层)的距
离，走线宽度，PCB材质等均会影响走线的特性阻抗值。也就是说要在布线后才能确定阻抗值。一般仿真软件会因线路模型或所使用的数学算法的限制而无法考虑到一些阻抗不连续的布线情况，这时候在原理图上只能预留一些terminators(端接)，如串联电阻等，来缓和走线阻抗不连续的效应。真正根本解决问题的方法还是布线时尽量注意避免阻抗不连续的发生。IBIS模型的准确性直接影响到仿真的结果。基本上IBIS可看成是实际芯片I/O buffer等效电路的电气特性资料，一般可由SPICE模型转换而得(亦可采用测量，但限制较多)，而SPICE的资料与芯片制造有绝对的关系，所以同样一个器件不同芯片厂商提供，其SPICE的资料是不同的，进而转换后的IBIS模型内之资料也会随之而异。也就是说，如果用了A厂商的器件，只有他们有能力提供他们器件准确模型资料，因为没有其它人会比他们更清楚他们的器件是由何种工艺做出来的。如果厂商所提供的IBIS不准确，只能不断要求该厂商改进才是根本解决之道。
30、在高速PCB设计时我们使用的软件都只不过是对设置好的EMC、EMI规则进行检查，而设计者应该从那些方面去考虑EMC、EMI的规则呢怎样设置规则呢。
答：一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低
频的部分. 一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB迭层的安排, 重要联机的走法, 器件的选择等, 如果这些没有事前有较佳的安排, 事后解决则会事倍功半, 增加成本. 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器, 高速信号尽量走内层并注意特性
阻抗匹配与参考层的连续以减少反射, 器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分, 选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声. 另外, 注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance尽量小)以减少辐射. 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后, 适当的选择PCB与外壳的
接地点(chassis ground)。
31、在一个系统中，包含了dsp和pld，请问布线时要注意哪些问题呢？还可以用protel来布板吗，是否有其他的好的工具呢？谢谢！
答：看你的信号速率和布线长度的比值。如果信号在传输线上的时延和信号变化沿时间可比的话，就要考虑信号完整性问题。另外对于多个DSP，时钟，数据信号走线拓普也会影响信号质量和时序，需要关注。至于工具，除了PROTEL，还有很多布线工具，如MENTOR的WG2000,EN2000系列和powerpcb，Cadence的allegro，zuken的cadstar,cr5000等，各有所长。
32、请解释“信号回流路径”，谢谢！
答：信号回流路径,即return current。高速数字信号在传输时，信号的流向是从驱动器沿PCB
传输线到负载，再由负载沿着地或电源通过最短路径返回驱动器端。这个在地或电源上的返回信号就称信号回流路径。Dr.Johson在他的书中解释，高频信号传输，实际上是对传输线与直流层之间包夹的介质电容充电的过程。SI分析的就是这个围场的电磁特性，以及他们之间的耦合。
33、能否详细解释一下走线的拓扑架构？怎样调整走线的拓扑架构来提高信号的完整性。
另外还想问一下，晶振的loop gain与phase规范指的是什么？怎样通过安排迭层来减少EMI
问题？
答：Topology,有的也叫routing order.对于多端口连接的网络的布线次序。这种网络信号方向比较复杂，因为对单向，双向信号，不同电平种类信号，拓朴影响都不一样，很难说哪种拓朴对信号质量有利。而且作前仿真时，采用何种拓朴对工程师要求很高，要求对电路原理，信号类型，甚至布线难度等都要了解。晶振的loop gain与phase，我对这也不了解，很抱歉。首先，EMI 要从系统考虑，单凭PCB无法解决问题。层叠对EMI来讲，我认为主要是提供信号最短回流路径，减小耦合面积，抑制差模干扰。另外地层与电源层紧耦合，适当比电源层外延，对抑制共模干扰有好处。
34、为什么前向串扰中容性串扰和感性串扰是相互抵消（竞争）而后向串扰它们是叠加的呢？
答：感性耦合有一个特点就是前向和后向的幅度相等，极性相反。这是由互感的特性决定的。而容性耦合，前向和后向极性是一致的。你可以找一本电路的书看一下。所以会出现你说的情况。
35、请问关于差分线的耦合方式中edge-coupled和broadside-coupled有什么区别？在高速布线中针对这两种耦合方式应该注意些什么？
答：Edge-coupled 是指两条差分线在同一层中的耦合，而broadside-coupled是指差分线在两个相邻层间耦合。主要应注意阻抗的控制和布线空间，一般建议用edge-coupled 方式。
36、请问有没有比较系统的介绍高速设计理论方面书？我见到的都只是一些零碎的文章，您能帮我推荐几本你认为从理论到实践都很有指导意义书籍吗？您有没有读过由Stephen H.Hall等人编写的《High-Speed Digital System Design》一书？你觉得如何？在哪里可以买到？
答：推荐几本参考书给你：Howard W.Johnson《High-Speed Digital Design》;William J. Dally 《Digital Systems Engineering》;Charles A.Harper《High Performance Printed Circuit Boards》等，当然你提到的这本书是很有实用价值的。这种书一般国内买不到，可以通过网上购书。
37、电源层与GND层作为信号返回平面有何区别？以下两种层叠方式是否一样？
方案1：Top GND signal 5V GND singal 3V Bottom
方案2：Top GND signal 5V 3V singal GND Bottom
答：电源层与地层作为回流，在这一点上，理论上二者作用是一样的，但我没有看到过与此相关的实验或数据，不过我们在做设计时，高速信号还是尽量以地为回流的。如果这里的所有的GND 是连在一起的话，两种分层都可以，但我会选择第一种方案，因为其两个电源是分隔开的。
38、在高频电路的多层板设计中电源层是使用整层好还是在电源层中走电源线之后再用地来填充的好？两种方法的分布参数是怎样的？
答：电源使用整层比走电源线要好的多。因为整层电源平面比走电源线的方式其分布电感要小的多，分布电容要大，这些比走电源线更适合于高速/高频的设计。
39、由于差分信号的回流路径就是差分对的其中一根信号线，所以差分线跨平面分割就不存在回流路径的问题，是吗？那么差分线需要避免跨分割具体有哪些原因是什么呢？
答：但是如果有电源、地平面存在的话，差分线的回流还有一部分是通过电源、地平面的，我前面已经讲过这是因为有电磁耦合存在。所以跨分割对于差分线也需要认真考虑，在
https://www.doczj.com/doc/428561660.html,上有一篇文章讲在有电源地平面情况下差分线的回流，以及跨分割，你可以去找一下。
40、按照有些说法，即使是短线（当然指相对信号上升沿的速率）也会有信号完整性问题。如wire-wrap line，即使很短，由于线路电感比较大，也会使得信号失真。XTALK11、能否详细解释一下。
2、我一直不明白wire-wrap和transmission line的区别和联系，能否说明一下。谢谢！
答：你好！1 你说的没错，即使走线很短，但是如果信号的上升/下降沿（rise/fall Time）很快的话，也会有信号完整性问题。一般判断是否要考虑信号完整性问题的标准是看:
走线长度是否大于l/6，其中L为信号在上升时间内所传输的距离（Length Of Rising Edge）, L=Rise Time(ps)/Delay(ps/in.)。
2 我不太清楚你的问题，我想可能是说电缆和传输线的区别和联系，电缆是传输线的一种，传输线的定义涵盖很广，一般来说承载电信号传输的导体都是传输线。
41、请教专家，什么叫做容性串扰和感性串扰？分别产生的原理以及对信号产生的影响如何？我们在设计高速PCB时又怎样来减小这些串扰？应该注意那些问题？
答：简单地讲，由于导体之间的互容参数而引入的串扰为容性串扰而由导体之间的互感分量而引入的串扰称为感性串扰。其计算公式如下：
感性串扰：
容性串扰：
XTALK2为了减少串扰可以采取很多措施，如拉大线间距，加匹配电阻，采用差分技术等等。
42、我想问一下PCB板中的高速布线问题，我以前一直都用PROTEL来进行PCB板的设计，但是当信号频率升高时，就需要考虑很多因素，最近我看了一些关于贵公司的关于高速PCB布线的软件的介绍，请问你们公司的软件较其它软件的优势在哪里，有什么特点。
答：您好，Cadence的PCB产品包括三个级别：Studio、Designer、和Expert。Studio级产品主要面向小规模的PCB设计、Designer主要面向中小规模的PCB设计、Expert主要面向要求高性能、大规模的PCB设计。三个级别的产品可以根据客户的需求进行灵活配置。以本人的应用经验来讲，个人认为Cadence软件的前端到后端，分析设计之间的统一的综合平台是其最大的特点。也就是说，分析和设计是在一个平台上完成的，二者之间的交互非常友好，从事高速设计的话，这一点已越来越重要。Cadence软件在高速设计方面有很多分析模块：信号完整性分析模块，电源完整性分析模块Power Integrity（个人认为很有特点）、EMC规则检查模块EMControl等，当然这些模块都是集成在统一的平台上的。以上只是从高速分析设计的方面谈了个人对Cadence软件的看法，供您参考。
如果您想试用Cadence软件的话，您可以联系Cadence当地的Sales，申请一个临时License 进行试用，这样您就可以对Cadence软件有更深入的了解。
43、板子上几乎所有的重要信号线都设计成差分线对,目的在增强信号抗干扰能力.那俺一直有很多困惑的地方: 1.是否差分信号只定义在仿真信号或数字信号或都有定?? 2.在实际的线路图中差分线对上的网罗如滤波器,应如何分析其频率响应,是否还是与分析一般的二端口网罗的方法
一样? 3.差分线对上承载的差分信号如何转换成一般的信号? 差分线对上的信号波形是怎样的,相互之间的关系如何? 请指教.
答：差分信号只是使用两根信号线传输一路信号，依靠信号间电压差进行判决的电路，既可以是模拟信号，也可以是数字信号。实际的信号都是模拟信号，数字信号只是模拟信号用门限电平量化后的取样结果。因此差分信号对于数字和模拟信号都可以定义。
2，差分信号的频率响应，这个问题好。实际差分端口是一个四端口网络，它存在差模和共模两种分析方式。如下图所示。在分析频率相应的时候，要分别添加同极性的共模扫频源和互为反极性的差模扫频源。而相应端需要相应设置共模电压测试点Vcm＝（V1＋V2）/2, 和差模电压测试点Vdm=V1-V2。网络上有很多关于差分信号阻抗计算和原理的文章，可以详细了解一下。
3，差分信号通常进入差分驱动电路，放大后得到差分信号。最简单的就是差分共射镜像放大器电路了，这个在一般的模拟电路教材都有介绍。下图是某差分放大器件的spice电路图和输出信号波形，一般需要他们完全反相，有足够的电压差大于差模电压门限。当然信号不可避免有共模成分，所以差分放大器一个很重要的指标就是共模抑制比Kcmr=Adm/Acm。
44、小弟最近正想搞个0--150M,增益不小于80 DB的宽带放大器,!请问在EMC方面应该注意什么问题呢?谢谢！
答：宽带放大器设计时特别要注意低噪声问题，比如要电源供给必须足够稳定等。具体如下：
1. 注意输入和数出的阻抗匹配问题，比如共基输入射随输出等；
2. 各级的退耦问题，包括高频和低频纹波等；
3. 深度负反馈，以及防止自激振荡和环回自激等；
4. 带通滤波气的设计问题；
45、请问ansoft的工具对1GHz以上的数模变化电路能仿真吗？能详细说说可以仿真哪些方面的问题。
答：高速AD设计的确是比较困难的问题，为了获得更好的有效位数，需要考察的信号往往毫伏甚至微伏级，而数字信号噪声干扰，模拟信号受干扰情况，电源地的划分等问题混合在一起。我们在实际的工程设计中，把它门划分为以下几个方面的问题，一步步仿真分析，加以解决，并取得不错的效果:
1，PCB的平面层的谐振模式分析：考查PCB上平面层对不同频率的波的谐振状况，从而找到最佳的布局位置和布线路径。
2，电源，地分割的隔离度分析：分割开的平面层需要达到一定的隔离度，才能有效抑制噪声干扰。
3，电源阻抗分析：电源的阻抗达到一定的一定的目标，可以有效降低平面噪声。
4，去耦策略：电容可以改变平面的谐振特性，改善平面的隔离度，有效降低电源阻抗；通过what －if分析，模拟添加电容的容值和位置对信号的影响。
5，模拟信号的通道特性：模拟信号不同于数字信号，有效频带内具有连续谱，要保证模拟信号无畸变的传播，需要考察连续频域的通道特性。
6，数字信号同步开关噪声分析：由于快速开关的数字门电路，会在数字电源平面耦合噪声，并累积，这个就是同步开关噪声，ansoft工具可以考察任意多端口的数字信号对电源的噪声影响。
7，电压源扫频分析：考察在电源上独立扫频电压源或者信号端的受控扫频电压源的噪声电压分布情况。
46、我们现在测量PCB电磁辐射很麻烦，采用的是频谱仪加自制的近场探头，先不说精度的问题，光是遇到大电压的点都很头疼，生怕频谱仪受损。不知能否通过仿真的方法解决！
答：首先，EMI的测试包括近场探头和远场的辐射测试，任何仿真工具都不可能替代实际的测试；其次，Ansoft的PCB单板噪声和辐射仿真工具SIwave和任意三维结构的高频结构仿真器HFSS 分别可以仿真单板和系统的近场和远场辐射，以及在有限屏蔽环境下的EMI辐射。仿真的有效性，取决于你对自己设计的EMI问题的考虑以及相应的软件设置。例如：单板上差模还是共模辐射，电流源还是电压源辐射等等。就我们的一些实践和经验，绝大多数的EMI问题都可以通过仿真分析解决，而且与实际测试比较，效果非常好。
47、我们板上频率最高的时钟线是主芯片到SDRAM的只有133MHz，其余大部分的频率都是KHz级别的。我们主要用Hyperlynx做的SI/PI设计，操作比较简单，但是现在整板的EMC依旧超标，影响画面质量。希望听听EMC专家的意见。另外，你们的工具和Mentor PADS有接口吗？
答：Ansoft的工具可以仿真从直流到几十GHz以上频率的信号，只是相对其他工具而言，1GHz 以上的有损传输线模型更加精确。据我所知，HyperLynx主要是做SI和crosstalk的仿真，以及一点单根信号线的EMI辐射分析，目前还没有PI分析的功能。影响单板的EMC的原因很多，解决信号完整性和串扰只是解决EMC的其中一方面，电源平面的噪声，去耦策略，屏蔽方式，电流分布路径等都会影响到EMC指标。这些都可以再ansoft的SIwave工具中，通过仿真进行考察。补充说明，ansoft的工具与Mentor PADS有接口。
数模混合设计 实验报告 作者：竹叶听筝 时间：2012年12月05日课程题目：声光报警系统
摘要：声光报警器在实际的生活中可以见到许多，运用于生活的许多方面。声光报警电路可作为防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警。声光报警器可用在危险场所，通过声音和光信号向人们发出示警信息。 Abstract: sound and light alarm can be seen in real life many, used in many aspects of life. Sound and light alarm circuit can be used as anti-theft device, when it lights flash and buzzer tweet, alarm at the same time. Sound and light alarms can be used in hazardous locations, issued a warning to people through sound and light signals. 关键词：报警器声音光信号示警 1、设计原理 根据设定的基准报警电压。当输入电压超出报警值时发出声和光报警信号。当输入电压信号减小恢复到报警值以下时，要求有一定的回程余量才能撤销报警信号。也就是要实现电压信号的迟滞比较功能。LED灯闪烁，蜂鸣器报警。 2、方案比较 方案一：通过单片机控制进行AD采样计算，当采样电压超过，设定输入电压时，通过单片机控制LED闪烁，蜂鸣器报警，当输入电压小于设定Vh电压时，单片机撤销报警信号。此方案性能稳定，思路清晰，但性价比不高，涉及微处理器，以及软件编程，开发难度较大。 方案二:采用LM311滞回比较器，比较输入电压值，当大于设定电压时，比较器输出端为高电平，通过光电耦合器，进行传递信号，通过555定时器输出1HZ频率脉冲，是LED灯闪烁，同时蜂鸣器报警，当输入电压小于阈值电压时，LM311输入低电平，撤销报警信号。此方案采用纯硬件方法实现神声光报警，具有成本低，调试容易且通过光耦合器进行数字电路和模拟电路的隔离，同样也具有较高的稳定性。三、系统总体方案描述
仿真操作流程： 1，选择机床：按下机床工具按钮，出现机床选择对话框，选FANUC系统—FANUC-0I----车床-----标准（平床身前置刀架）------OK 2，定义毛坯：按下“毛坯选择按钮”出现毛坯选择对话框，根据零件标注尺寸，确定毛坯直径和长度，OK 3，安装零件：按下“零件安装按钮”出现零件安装对话框，鼠标箭头指向所选毛坯（变蓝）------点击“零件安装”出现零件安装对话框------点击向右“+”使零件向右走到极限位置。 4，安装刀具：按下“选择刀具”按钮----确定刀位号-----选择刀片形状----刀柄形状（左向）主偏角95度，刀尖半径设为0度---OK 5，启动机床：按下“绿色”启动按钮，按下红色“急停”（只能按下奇次数，否则“机床报警灯”亮，不能操作） 6，机床回原点（或叫回参考点）：点亮“回原点灯”按下“X”，再按下“+”，按下
“Z”再按下“+”，待“X原点灯”和 “Z原点灯”都亮以后。OK 7，对刀操作：将手动灯点亮，按亮X轴再按“-”使刀架靠近工件，再按亮Z轴再 按“-”使刀具靠近工件，如果想加速， 按下中间带螺纹的快速键。 Z轴对刀：在端面切削少量至中心，沿X 轴退出，离开工件，按系统面板OFFSET 按键，打开工具补正/并把（摩耗变成形状），在缓冲区输入：Z0，按下软键“测量”对应刀号Z下方出现正直，如果出现负值，说明刀具没有回原点， X轴对刀：手动在外圆处切削少量毛坯，沿Z轴退出，停止主轴，按下拉菜单“测量”保留小余1的圆弧半径，出现工件测量对话框，将鼠标箭头指向刚切削的外圆处，点击变黄，记下变蓝标号X下方的X值，输入此值到工具补正/形状的缓冲区X某值，点击软键“测量”X下方出现正值，如果出现负值，说明开始没有完成回原点工作。 8，编辑程序：点亮“编辑”工作灯，按下系统面板“PROG程序”按钮，输入
数模报告 时钟电路的设计与制作 成都理工大学工程技术学院 专业：电子信息科学与技术 学号： 指导教师： 姓名： 日期：
计时电路设计原理与制作 一、设计任务 设计并制作一个60秒计时电路，要求自制直流稳压电源，能够提供给数字时钟+5V的电压。同时具有手动复位的功能，能够产生一个1Hz的秒计时脉冲。并且具有进位功能能够显示出完整的24小时制的时钟电路，同时具有手动校时电路，能够对计时电路手动校正时间，校时电路包括对分、时校时。设计并仿真出时、分电路。 1、模拟电路部分设计要求 （1）制作输出电压可调的直流稳压电源，输出电压范围为 1.25～15V，通过电位器调节至5V。 （2）该直流稳压电源可供数字电路正常工作。 2、数字电路部分设计要求 （1）设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟（23小时59分59
秒）如图，应具有校时功能。 时分秒 . . . . 二、设计思路 1、直流稳压电源：为时钟电路提供一个+5V 的电压，驱动时 钟电路的正常工作。 2、脉冲产生模块：能够产生秒脉冲信号，从而实现对计时模块的控制。 3、计时循环模块：能够对时钟脉冲计数，并且能够对计数电路自动复位。
4、译码显示模块：用数码管将计数循环电路模块的状态转换为数字显示出来。 5、秒控制模块：实现对秒计时器的复位功能。 6、时、分校时模块：能够实现对电路中的时、分显示进行校时。 三、设计方案 1、直流稳压电源：通过变压器将220V的家庭用电降为电压更低的正弦交流电（如22V），然后通过电桥（整流电路，利用单向导电性能的整流元件）将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压，通过滤波电路尽可能的将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压成平滑的直流电压。再通过稳压芯片使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。常用的稳压芯片有7815、7805、7809、LM317等。 2、多谐振荡电路：多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波形发生器。多谐指矩形波中除了基波成分外，还有高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。具体地说，如果开始时多谐振荡处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。通过对电容、电阻的计算来确定1秒的脉冲信号，实现对计数器的时钟控制，多谐振荡器在接通电源以后，不需要外触发信号，便能够自动产生矩形脉冲。多谐振荡器又很多种，例如对称
数模混合课程设计 实践报告 题目：FM发射机设计 指导老师：徐灵飞 系别：电子信息与信息工程系 班级：电子信息工程1班 姓名：周荣 学号：201320107104 2015年4月13日
摘要： 该实验主要包括三个电路：电源电路、数字电路、模拟电路；其中电源电路有以LM7805为主要所构成的电源电路以及以单片机STC89C52为主要所构成的电源电路两部分组成，数字电路由复位、晶振及按键电路以及LED电路两部分组成，模拟也由FM调制电路以及音频检测电路两部分组成；通过三部分的同步合作，最终实现了由发射者通过调解频率使之接受者能够接收到发射者覆盖的相应频率的信息，方便实用。 系统设计 1．总体框图 单片机独立按键 输入电压 在此可设定 FM输出频 率FM调制电 路 光电报警 5V线性整流稳 压电路 12V输入 LED数码管显 示 音频输入 音频检测 音频信号强度 LED灯显示
2.系统各部分电路图
PCB图
设计内容及要求 1.（1）单片机里面的程序烧写，需要在单片机实验室借一台开发板，直接进 行烧写。 2.元器件和跳线都在电路板正面安装。绘制PCB时一定要注意元件引脚的极性如，二极管及电解电容。对于三极管，最好查阅对应的数据手册，确定正反面（对于TO-92A封装的器件来讲，一般平的一面是正面）及PCB封装引脚的顺序。 3.调试时应采用分步调试方法，先焊接电源电路，调出5V输出电压，再焊接数字电路部分（单片机及相关外围电路）的元件，调出按键和LED数码管电路（等够通过按键改变LED显示内容-FM频率）。然后再焊接模拟电路部分的元件（音频检测电路和FM调制电路），调FM调制电路。在调试过程中按步骤尽心，谁是排除出现的故障，直至最后整体电路板调试成功。 元器件清单
基于Simulink的通信系统建模与仿真 ——模拟通信系统 姓名：XX 完成时间：XX年XX月XX日
一、实验原理（调制、解调的原理框图及说明） AM调制 AM调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。AM调制原理框图如下 AM信号的时域和频域的表达式分别为 式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。 AM解调 AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。 AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。 AM相干解调原理框图如下。相干解调的关键在于必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。 AM包络检波解调原理框图如下。AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成。 DSB调制 在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号 中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号（DSB）。DSB调制原理框图如下
DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为 DSB解调 DSB只能进行相干解调，其原理框图与AM信号相干解调时完全相同，如图 SSB调制 SSB调制分为滤波法和相移法。 滤波法SSB调制原理框图如下所示。图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。 滤波法SSB调制的频域表达式 相移法SSB调制的原理框图如下。图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
数模混合电路的PCB设计 高速PCB 设计中，数模混合电路的PCB 设计中的干扰问题一直是一个难题。尤其模拟电路一般是信号的源头，能否正确接收和转换信号是PCB 设计要考虑的重要因素。文章通过分析混合电路干扰产生的机理，结合设计实践，探讨了混合电路一般处理方法，并通过设计实例得到验证。 0 前言 印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接。现在有许多PCB 不再是单一功能电路，而是由数字电路和模拟电路混合构成的。数据一般在模拟电路中采集和接收，而带宽、增益用软件实现控制则必须数字化，所以在一块板上经常同时存在数字电路和模拟电路，甚至共享相同的元件。考虑到它们之间的相互干扰问题以及对电路性能的影响，电路的布局和布线必须要有一定的原则。混合信号PCB 设计中对电源传输线的特殊要求以及隔离模拟和数字电路之间噪声耦合的要求，增加了设计时布局和布线的复杂度。在此，通过分析高密度混合信号PCB 的布局和布线设计，来达到要求的PCB 设计目标。 1 数模混合电路干扰的产生机理 模拟信号与数字信号相比，对噪声的敏感程度要大得多，因为模拟电路的工作依赖连续变化的电流和电压，任何微小的干扰都能影响它的正常工作，而数字电路的工作依赖在接收端根据预先定义的电压电平或门限对高电平或低电平的检测，具有一定的抗干扰能力。但在混合信号环境中，数字信号相对模拟信号而言是一种噪声源。数字电路工作时，稳定的有效电压只有高低电平两种电压。当数字逻辑输出由高电压变为低电压，该器件的接地管脚就会放电，产生开关电流，这就是电路的开关动作。数字电路的速度越快，其开关时间一般也
用SpectreVerilog进行模数混仿，以Sigma-Delta ADC为例 SpectreVerilog模数混仿, 模拟部分用Spectre, 数字部分用Verilog-XL. 所以还需要安装Cadence LDV软件, 其内含Verilog-XL仿真器. 这里以自行设计的二阶全差分Sigma-Delta ADC为例, 详细介绍用SpectreVerilog的仿真过程. 所用工艺库为TSMC 0.18u，电源电压：1.8V. 1. 准备 Sigma-Delta ADC分模拟和数字部分两块, 其中模拟部分为调制器, 数字部分为数字滤波器. 如下图. 其中out为调制器的输出, 这里是1位0，1数据流. 数字滤波器为Verilog RTL级代码. Schematic： Symbol：
Verilog Code： module DigitalFilter (in2out, out, clk, clr, in); output in2out; output [`wordsize-1:0] out; input clk; input clr; input in; reg in2out; wire clk_half1, clk_half2; …… Endmodule 同时为了直观的观看输出结果，因此把输出的数字字转化为模拟量，这里用Verilog-A做一个理想的DA转换器。 因此最好事先用Spectre仿真模拟部分, 用ModelSim或Verilog-XL等仿真数字部分. 这里假定我们已有: 1) 模拟部分的原理图(包括Symbol); 2) 数字部分的Verilog代码,DigitalFilter.v, 模块名:DigitalFilter(in2out,out,clk, clr,in); 3) 数字部分的TestBench代码, DigitalFilter_TB.v, 模块名: DigitalFilter_TB. 下图为最终的系统图：
数模混合IC设计流程 1.数模混合IC设计 近十年来，随着深亚微米及纳米技术的发展，促使芯片设计与制造由分离IC、ASIC 向SoC转变，现在SoC芯片也由数字SoC全面转向混合SoC，成为真正意义上的系统级芯片。如今人们可以在一块芯片上集成数亿只晶体管和多种类型的电路结构。此时芯片的制造工艺已经超越了传统制造理论的界限，对电路的物理实现具有不可忽略的影响。因此，片上系统所依赖的半导体物理实现方式，面临着多样化和复杂化的趋势，设计周期也越来越长。目前越来越多的设计正向混合信号发展。最近，IBS Corp做过的一个研究预测，到2006年，所有的集成电路设计中，有73%将为混合信号设计。目前混合信号技术正是EDA业内最为热门的话题。设计师在最近才开始注意到混合信号设计并严肃对待，在他们意识到这一领域成为热点之前，EDA公司已经先行多年。EDA业内领头的三大供应商Mentor Graphics、Synopsys和Cadence在几年前即开始合并或研发模拟和混合信号工具和技术。其中Mentor Graphics是第一个意识到这一点，并投入力量发展混合信号技术的EDA供应商。 我们先分析数模混合IC设计的 流程，简单概括如图： 首先要对整个IC芯片进行理论 上的设计。对于模拟部分，可以直接 在原理图的输入工具中进行线路设 计；而对于数字部分，主要通过各种 硬件描述语言来进行设计，比如通用 的VHDL及Verilog，数字部分的设 计也可以直接输入到原理图工具中。 当完成原理图的设计时，必须对设计 及时的进行验证。如果原理设计没有 问题，就说明设计是可行的，但这还 停留在理论的阶段，接下来必须将它 转换为实际的产品。这时需要用版图 工具将电路设计实现出来，对于模拟 电路部分，可以使用定制版图工具； 对于数字电路部分，也可以采用P&R （自动布局布线）工具实现。在完成 整个电路各个模块的版图后，再将它 们拼装成最终的版图。这时的版图并 不能最终代表前面所验证过的设计， 必须对它进行验证。首先版图要符合 流片工艺的要求，这时要对版图做DRC(Design Rule Check)检查；而版图的逻辑关系是不是代表原理图中所设计的，同样要进行LVS(Layout Versus Schematic)检查；最后，由于在实现版图的过程中引入了许多寄生效应，这些寄生的电阻电容有可能对我们的设计产生致
Cadence 的数模混合仿真工具spectraverilog能够实现数字模拟电路联仿的功能，对于模拟电路的输入信号可以利用数字接口很方便的进行设置。主要用来进行功能仿真。 步骤： 1．准备schematic，如电路单元mix 2．从库管理器中建立mix单元的config view. 在use template中选择spectraverilog,然后ok 将top cell中的myview改为实际的schemtic，然后ok
正确的结果如下图 保存，点击open打开config后的schematic,在tools中选择mix signal opts. 在mix-signal菜单中，尝试第二项的每一个小项，可以看到模拟和数字的相关划分。 由于数字部分默认的电压为5V，转换电平为1.5V和3.5V，因此，如果电路的电源电压不同的与5V，需要对于数模混合接口部分进行设置，在mix-signal菜单中的第三项中进行设置。对于模拟部分来讲，其按照模型进行计算，无需在数模接口部分进行端口设置，对于数字接口来讲，需要将默认的5V电平以及1.5V,3.5V转换电平变为与模拟部分相符的电压
值，比如电源3V，转换电平为1.5V和3.5V。设置如下， 对于与模拟器件相连接的数字输出端，将高电平由5V改为3V 对于与模拟器件相连接的数字输入端，将转换电平由1.5V改为3.5V改为1V和2V
所有数模混合接口的相关的数字端口都需要改动，如下图所示的数模接口部分 3．调出analog仿真工具，并设置为spectreverilog
4．编写端口的输入激励文件 设置传输分析的时间长度
数模混合电路设计流程 马昭鑫 2012/5/23 本文主要面向模拟电路设计者，讲解了从行为级代码形式的数字电路到数模混合版图之间的流程，默认模拟版图和数字电路的行为级代码、testbench已经完成。阅读者需确定自己会编写Verilog或Spice格式的网表，熟悉Linux的文件操作，了解Spectre、Virtuoso、Calibre、Modelsim、Design Compiler（dc）、Astro等EDA工具的使用方法。 由于本人才疏学浅，经验不足，难免会在文中出现一些错误，恳请高手给予指正。 数模混合电路的仿真方法 一般的设计流程中数字电路和模拟电路是分开进行设计的，但有些时候希望能将数字电路和模拟电路放在一起仿真来验证设计，这就需要用到混合电路的仿真方法。在Cadence 工具中有专门用作混合电路仿真的仿真器spectreVerilog，其实现方法是首先将模拟模块与数字模块区分开并设置接口电平，然后在ADE中设置数字电路的测试代码，调用不同的仿真器分别对数字模块和模拟模块进行仿真，最后将结果汇总显示或输出。 下面将以一个简单实例的形式讲解混合电路的仿真方法。 一、建立数字模块 ①在命令行中输入下面的命令设置NC-Verilog和Cadence并启动Cadence； setdt ldv setdt ic icfb& ②建立Library的方法不再累述，创建Cell view时注意Tool选择Verilog-Editor，View Name 填写functional；
③点击OK后会弹出有模块代码框架的vi窗口，将设计需要的代码输入或粘贴进去； ④保存并关闭后如果没有错误会弹出创建Symbol View的询问对话框，确定后会进入Symbol编辑器，并自动生成了Symbol（注意在Cadence中总线用尖括号<>表示）； ⑤保存并关闭Symbol编辑器。 至此已经完成了数字模块的创建。 二、建立模拟模块 模拟电路的创建方法无需赘述，这里搭建了一个输出频率为10MHz的环形振荡器。
用 SpectreVerilog 进行模数混仿,以 Sigma-Delta ADC为例 SpectreVerilog 模数混仿 , 模拟部分用 Spectre, 数字部分用 Verilog-XL. 所以还需要安装 Cadence LDV软件 , 其内含 Verilog-XL 仿真器 . 这里以自行设计的二阶全差分 Sigma-Delta ADC为例 , 详细介绍用SpectreVerilog 的仿真过程 . 所用工艺库为 TSMC 0.18u,电源电压:1.8V. 1. 准备 Sigma-Delta ADC分模拟和数字部分两块 , 其中模拟部分为调制器 , 数字部分为数字滤波器 . 如下图 . 其中 out 为调制器的输出 , 这里是 1位 0, 1数据流 . 数字滤波器为 Verilog RTL级代码 . Schematic : Symbol :
Verilog Code: module DigitalFilter (in2out, out, clk, clr, in; output in2out; output [`wordsize-1:0] out; input clk; input clr; input in; reg in2out; wire clk_half1, clk_half2; …… Endmodule 同时为了直观的观看输出结果,因此把输出的数字字转化为模拟量,这里用Verilog-A 做一个理想的 DA 转换器。 因此最好事先用 Spectre 仿真模拟部分 , 用 ModelSim 或 Verilog-XL 等仿真数字部分 . 这里假定我们已有 :
PSpice A/D数模混合仿真 孙海峰Cadence的PSpice A/D可以对电路进行各种数模混合仿真，以验证电路的各个性能指标是否符合设计要求。PSpice A/D主要功能是将Capture CIS产生的电路或文本文件（*.cir）进行处理和仿真，同时附属波形观察程序Probe对仿真结果进行观察和分析。 PSpice A/D数模仿真技术主要包括以下几类仿真： 1、直流扫描分析（DC Sweep）：电路的某一个参数在一定范围内变化时，电路直流输出特性的分析和计算。 2、交流扫描分析（AC Sweep）：计算电路的交流小信号线性频率响应特性，包括幅频特性和相频特性，以及输入输出阻抗。 3、噪声分析（Noise）：在设定频率上，计算电路指定输出端的等效输出噪声和指定输入端的等效输入噪声电平。 4、直流偏置点分析（Bias Point）：当电路中电感短路，电容断路时，电路静态工作点的计算。进行交流小信号和瞬态分析之前，系统会自动计算直流偏置点，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号条件下的非线性器件的线性化模型参数。 5、时域/瞬态分析（Transient）：在给定激励下，电路输出的瞬态时域响应的计算，其初始状态可由用户自定义，也可是直流偏置点。 6、蒙特卡洛分析（Monte-Carlo）：根据实际情况确定元件参数分布规律，然后多次重复进行指定电路特性的分析，每次分析时的元件参数都采用随机抽样方式，完成多次分析后进行统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。 7、最坏情况分析（Worst）：电路中元件处于极限情况时，电路输入输出特性分析，是蒙特卡洛的极限情况。
8、参数扫描分析（Parametric Sweep ）电路中指定元件参数暗规律变化时，电路特性的分析计算。 9、温度分析（Temperature ）：在指定温度条件下，分析电路特性。 10灵敏度分析（Sensitivity ）：计算电路中元件参数变化对电路性能的影响。 以上就是PSpice A/D 所能进行的电路数模混合仿真的内容，下面就介绍具体如何使用PSpice A/D 来对电路进行数模仿真。 运用PSpice 仿真的基本流程如下图： 一、绘制仿真原理图 调用软件自带的仿真模型库（Tools/Capture/Library/PSpice ）中的元件，这里的元件模型都是具有电气特征的，可以直接进行PSpice A/D 仿真。原理图绘制方法和Capture 中一样，不再赘述，绘制以下RC 单通道放大器原理图如下： 绘制仿真原理图 仿真 观察分析仿真结果 调整电路 调整仿真参数 设置仿真参数
设计数模混合电路抗干扰的秘密 数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析;数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。 作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK 信号，Reset等信号。除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声（SSN），也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外，电路中还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。 无论电压型还是电流型的干扰源，在耦合到被干扰对象时，既可能通过电路传导耦合，也可能通过空间电磁场耦合，或者二者兼有。然而一般的仿真分析工具，往往由于功能所限，只能分析其中一种。例如在传统的SPICE电路仿真工具中，只考虑电路传导型的干扰，并不考虑空间电磁场的耦合;而一般的PCB 信号完整性（SI）分析工具，只考察空间电磁场耦合，将所有的电源、地都看作理想DC直流，不予分析考虑。耦合路径提取的不完整，也是困扰数模混合噪声分析的重要原因。 数模混合设计中，电源和地的划分，是业内争论的焦点。传统的设计中，数字模拟部分被严格分开;然而随着系统越来越复杂，数模电路集成度不断提高，分割又会造成数字信号跨分割，信号回流不完整，进而影响信号完整性，另外，电源的分割还造成电源分配系统的阻抗过高;有人提出“单点连接”：还是做分割，但是在跨分割的信号下方单点连接以避免跨分割问题;但是如果数模之间信号很多，难于分开，这种“单点连接”也存在困难，因而又有人提出不分割，只是保持数字和模拟部分不要交叉;还有一些资料介绍，在跨分割的信号旁边包地线或者并联的电容，用来提供完整回流路径。无论哪种方法，似乎都有一定道理，而且都有成功的先例，然而所有这些分割方案的有效性以及可能存在的问题，一直没有检验的标准。 数模混合电路的仿真，还存在模型的问题。业界普遍接受的模拟电路仿真模型还是SPICE 模型，数字电路信号完整性分析使用IBIS模型。多家EDA公司的仿真软件已经推出支持多种模型的混合模型仿真器，然而摆在设计师案头的主要困难是器件模型，特别是模拟器件模型很难得到。在数字设计看来，时域的瞬态分析，即某一时间点上确定的电压值，是仿真的主要手段，就像调试中的示波器那样直观。没有精确的模型，瞬态分析就无法实现。然而对模拟设计，特别是噪声分析，激励源在时间轴上难于描述或很难预测，只知道他的频率带宽范围和大致幅度，这时候我们通常会引入频域扫频分析，考察扫频信号在关注点的变化，如同频谱分析仪的作用。或者干脆如网络分析仪（NA）那样考察信号或噪声通过的通道的频域SYZ参数，进而预测干扰发生的频率和幅度。可见，数模混合噪声分析，既需要支持混合模型的仿真器，也需要仿真器同时支持时域分析和频域分析。
目录： 前言 一、数模混合设计的难点 二、提高数模混合电路性能的关键 三、仿真工具在数模混合设计中的应用 四、小结 五、混合信号PCB设计基础问答 前言： 数模混合电路的设计，一直是困扰硬件电路设计师提高性能的瓶颈。众所周知，现实的世界都是模拟的，只有将模拟的信号转变成数字信号，才方便做进一步的处理。模拟信号和数字信号的转变是否实时、精确，是电路设计的重要指标。除了器件工艺，算法的进步会影响系统数模变换的精度外，现实世界中众多干扰，噪声也是困扰数模电路性能的主要因素。本文通过Ansoft公司的“AD-Mix Sig nal Noise Design Suites” 数模混合噪声仿真设计软件的对数模混合设计PCB 的仿真，探索分析数模混合电路的噪声干扰和优化设计的途径，以达到改善系统性能目的。 一、数模混合设计的难点 数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析；数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。 作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK信号，Reset等信号。除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声（SSN），也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外，电路中还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。
PSpice A/D数模混合仿真 孙海峰OrCAD中的PSpice A/D可以对电路进行各种数模混合仿真，以验证电路的各个性能指标是否符合设计要求。PSpice A/D主要功能是将Capture CIS产生的电路或文本文件（*.cir）进行处理和仿真，同时附属波形观察程序Probe对仿真结果进行观察和分析。 PSpice A/D数模仿真技术主要包括以下几类仿真： 1、直流扫描分析（DC Sweep）：电路的某一个参数在一定范围内变化时，电路直流输出特性的分析和计算。 2、交流扫描分析（AC Sweep）：计算电路的交流小信号线性频率响应特性，包括幅频特性和相频特性，以及输入输出阻抗。 3、噪声分析（Noise）：在设定频率上，计算电路指定输出端的等效输出噪声和指定输入端的等效输入噪声电平。 4、直流偏置点分析（Bias Point）：当电路中电感短路，电容断路时，电路静态工作点的计算。进行交流小信号和瞬态分析之前，系统会自动计算直流偏置点，以确定瞬态分析的初始条件和交流小信号条件下的非线性器件的线性化模型参数。 5、时域/瞬态分析（Transient）：在给定激励下，电路输出的瞬态时域响应的计算，其初始状态可由用户自定义，也可是直流偏置点。 6、蒙特卡洛分析（Monte-Carlo）：根据实际情况确定元件参数分布规律，然后多次重复进行指定电路特性的分析，每次分析时的元件参数都采用随机抽样方式，完成多次分析后进行统计分析，就可以得到电路特性的分散变化规律。 7、最坏情况分析（Worst）：电路中元件处于极限情况时，电路输入输出特性分析，是蒙特卡洛的极限情况。
8、参数扫描分析（Parametric Sweep ）电路中指定元件参数暗规律变化时，电路特性的分析计算。 9、温度分析（Temperature ）：在指定温度条件下，分析电路特性。 10灵敏度分析（Sensitivity ）：计算电路中元件参数变化对电路性能的影响。 以上就是PSpice A/D 所能进行的电路数模混合仿真的内容，下面就介绍具体如何使用PSpice A/D 来对电路进行数模仿真。 运用PSpice 仿真的基本流程如下图： 一、绘制仿真原理图 调用软件自带的仿真模型库（Tools/Capture/Library/PSpice ）中的元件，这里的元件模型都是具有电气特征的，可以直接进行PSpice A/D 仿真。原理图绘制方法和Capture 中一样，不再赘述，绘制以下RC 单通道放大器原理图如下： 绘制仿真原理图 仿真 观察分析仿真结果 调整电路 调整仿真参数 设置仿真参数
数/模混合仿真基本步骤 1、输入命令“ which verilog.vmx” ,参看仿真所需的“ verilog.vmx ”文件是否存在, “ which icfb” ,查看所需的系统文件是否存在; 2、在需要进行仿真的文件目录下启动 icfb ,将系统中模拟电路部分电路结构做成 symbol , 数字电路部分用 verilog 编写,做成 view 名称为“ functional ”的模块; 3、除了有 schematic view之外,增加 config view :library manager → file → new → cell view → 如图填写后,点击 ok 弹出对话框 点击 use template ,弹出对话框
在 name 选项中选择 spectreVerilog ,点击 ok ,关闭 new configuration 对话框,在new configuration 对话框中,将 view 名称改为 schematic ,如图
保存后关闭对话框; 4、开始仿真时关闭双击 config ,弹出对话框 一般按照默认值,只显示 schematic ,不显示 config ,点击 ok 5、在弹出的 schematic 对话框中, tool → analog environment→ set up→simulator/directory/host
,弹出对话框 将 simulator 改为如图, ok ; schematic 中将出现 mixed signal 选项,点击该选项, 下拉菜单中出现三个选项, 其中 display partition选项中可选择显示模拟信号线, 数字信号线、 或混合信号线;
数模混合仿真基本流程 使用三位计数器（数字电路）和三个缓冲器（模拟电路，接在计数器的输出端）为例。 打开终端，输入ic，启动icfb 本例新建一个自己的库，在中点击 库名这里取为smic18mixedsignal 点击OK 在弹出的对话框选择 点击OK 选择为 点击OK 先搭缓冲器（用两个反相器串联而成，没有调节栅宽，取了PMOS栅宽为440纳米，NMOS栅宽为220纳米） 如下图所示 生成原理图
如下图所示 再新建三位计数器 如下图所示填写内容为functional，选择为， 内容自己填。 点击OK 弹出编写代码的界面，是VI编辑器，VI编辑器使用手册见《vim编辑器使用手册》word 文档。 将事先准备好的三位计数器代码复制进去，如下图所示 需要注意的是代码里的module名称要与cell name一致。
在末行模式下输入wq回车 弹出 点击Yes 在处可以看到0错误0警告 下面建立三位计数器的测试电路 电路图如下图所示，时钟周期为10ns，保存，关闭。
在界面选中，library manager->file->new->cell view 点击OK 在弹出的对话框中点击 在弹出的对话框中如下图选择 点击OK 点击 如下图选择 点击OK 在内加入：functional 如下图所示
点击OK 点击，关闭对话框 双击View里的，如下图选择，点击OK 点击-> 点击-> 选择为，点击OK 这时中将出现，点击 选择点击 根据工艺条件与设计要求填写A->D、D->A相关信息，如信号上升、下降时间，模拟信号向数字信号转换的高低电平等。 这里如下图设置
数模混合电路设计难点分析 数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析;数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。 作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK信号，Reset等信号。除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声(SSN)，也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外，电路中 还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。 无论电压型还是电流型的干扰源，在耦合到被干扰对象时，既可能通过电路传导耦合，也可能通过空间电磁场耦合，或者二者兼有。然而一般的仿真分析工具，往往由于功能所限，只能分析其中一种。例如在传统的SPICE电路仿真工具中，只考虑电路传导型的干扰，并不考虑空间电磁场的耦合;而一般的PCB信号完整性(SI)分析工具，只考察空间电磁场耦合，将所有的电源、地都看作理想DC直流，不予分析考虑。耦合路径提取的不完整，也是困扰数模混
国家标准《直流工程数模混合仿真建模及试验规范》 （征求意见稿） 编制说明 1.工作简况 1.1任务来源 随着特高压交直流大电网快速发展，电网设备类型更加多样，更新换代频繁，不同厂家的设备原理不尽相同。应用日益广泛的电网实时仿真系统在建模、试验方法、试验项目、接口等方面存在较大差异。因此，为提升仿真与试验的准确度和效率，亟需对电网重要元件的建模和设备模型管理进行标准化，并对电网实时仿真技术的应用给予规范化的指导。尤其是直流工程的接入对传统交流电网特性影响较大，传统以研究机电暂态过程为主的仿真方法，不能准确描述直流工程中换流阀的快速响应特性，需要采用更详细的电磁暂态仿真。直流工程设备的控制系统复杂，其数字化建模技术尚不完善，大量接入仿真电网模型后严重影响数字仿真精度。直流控保的数字建模难以及时跟踪现场控保程序的更新。为了解决直流工程模拟的精度和效率等问题，需采用数模混合仿真，即直流工程的一次系统采用全电磁暂态数字模拟，控制保护采用实际物理装置，通过接口技术实现二者互联。数模混合仿真是模拟直流工程特性的最准确方式，还是其他数字仿真软件的“校准钟”。目前国内外设备厂家、高校和科研单位拥有的直流数模混合实时仿真系统在建模和仿真方法上不同，缺乏国家统一标准和规范，使得仿真结果存在较大差异，影响仿真可信度。此外，由于缺乏国家标准支撑，在一定程度上阻碍了我国直流输电技术和产品、电网仿真咨询及试验检测业务等的国际输出。 2018年，该标准申请获得立项，标准计划号为20184624-T-524。该标准为首次编制。 1.2主要工作过程 a) 2017年7月，成立标准工作组； b) 2017年9月~2018年6月，各单位总结以往工作经验，充分调研及收资； c) 2018年7月，召开项目启动会，明确了各参与单位任务分工，制定了实