信号完整性学习笔记
目录
一、信号完整性概念及理解 (3)
1.高速电路 (3)
1.1 概念 (3)
1.2理解 (3)
2.信号完整性 (3)
2.1概念 (3)
2.2理解 (3)
3.传输线理论 (4)
3.1 概念 (4)
3.2理解 (4)
4. 特征阻抗 (4)
4.1 概念 (4)
4.2理解 (4)
5.反射 (5)
5.1 概念 (5)
5.2理解 (5)
5.3解决 (5)
6.过冲（Over shoot） (5)
6.1 概念 (5)
6.2理解 (6)
6.3解决 (6)
7.串扰Induced Noise (or crosstalk) (6)
7.1 概念 (6)
7.2理解 (7)
7.3解决 (7)
8.电磁辐射EMI radiation (7)
8.1 概念 (7)
8.2理解 (8)
8.3解决 (8)
9.延时和时序错误Delay & Timing errors (9)
9.1 概念 (9)
9.2理解 (9)
9.3解决 (9)
二、时序完整性 (9)
2.1基础概念 (9)
2.1.1 建立时间和保持时间 (9)
2.1.2 飞行时间 (10)
2.1.3 信号输出缓冲时间T co (11)
2.2 同步时序系统 (11)
2.2.1外同步 (12)
2.2.2 内同步时钟 (14)
2.2.3 源同步 (16)
三、具体措施分析 (17)
3.1抑制串扰的措施及理解分析 (17)
3.2 PCB抑制EMI措施及理解分析 (18)
四、相关电子器件 (19)
4.1 电阻 (19)
4.2 电容 (20)
4.3电感 (21)
4.4 磁珠 (22)
五、总结 (23)
一、信号完整性概念及理解
1.高速电路
1.1 概念
有人认为，如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ，而且工作
在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量（比如说１／３），就称为高速电路；也有人认为高速电路和频率并没有什么大的联系,是否高速电
路只取决于它们的上升时间；还有人认为高速电路就是我们早些年没有接触过,
或者说能产生并且考虑到趋肤效应的电路；更多的人则对高速进行了量化的定义，即当电路中的数字信号在传输线上的延迟大于1/2 上升时间时，就叫做高速电路。
1.2理解
最重要的定义在于电路的上升时间。随着IC制造技术的进步，电子器件都向小型化，快速化发展，变成了高速器件。而集成电路开关速度的提高，信号的上升和下降时间迅速缩减，不管信号的频率如何，都会造成信号完整性问题。因此，对于是否是高速电路，更该去关注数字信号的上升，下降时间。
这里之所以用1/2定义，是因为：器件的输入阻抗一般较高，因此在接收端一般会有2次反射回输入端，即经过2Tp（信号在走线上的传输延时）后反射电平叠加回信号输出端，这时若输出端信号仍处于上升阶段，那么反射的电平就会和上升电平互相抵消，从而削弱了反射的影响，不易产生过冲等信号完整性问题。反之，若传输延时大于1/2上升时间，则易导致过冲，振铃等信号完整性问题。
快的边沿速率导致的问题：反射信号叠加导致大的过冲；尖锐的波形导致大的电磁辐射，造成串扰。一般在上升时间小于1ns的情况下就可以将其理解为高速电路，需要考虑信号完整性问题。信号的上升时间可以用Tcycle*10%来估算。
2.信号完整性
2.1概念
就是指电路系统中信号的质量，如果在要求的时间内，信号能不失真地从源端传送到接收端，我们就称该信号是完整的。
2.2理解
2个要点：时序和准确性。时序就是在要求的时间内到达接收端，并且保持一定时间。
准确性就是信号没有在传输过程中失真导致在接收端时逻辑电平错误。
3.传输线理论
3.1 概念
所谓传输线,广义上就是指电流和电压在时间t 和空间z 上的电磁信号或者
功率传输线。在电路分析中，由两个具有一定长度的导体组成回路的连接线，我们就可以称之为传输线。信号在传输线传播时，既是时间的函数也是位置的函数。常用的传输线有：微带线（microstrip）和带状线（stripline）.
3.2理解
传输线引发的一系列传输线效应主要和传输线的特征阻抗有关；传输线效应主要有：反射，过冲，串扰，电磁辐射即EMI，还有延时等时序错误。还需注意传输线的传播是有回流回路的，一般传输线有2个部分组成，一部分是正向传播信号，另一部分作为信号的回流路径。
高频下才会有传输线效应发生: △I = C*△U/△t （C为分布电容）因此当在短的时间内，传输线上的电压值产生较大的变化时，就会产生较大的电流，这个电流即为信号回流。
4.特征阻抗
4.1 概念
交流信号在传输线上传播中的每一步遇到不变的瞬间阻抗就被称为特征阻抗，也称为浪涌阻抗，记为Z0。可以通过传输线上输入电压对输入电流的比率值(V/I)来表示。
4.2理解
不等同于电阻，它的值应该是信号在传输过程中遇到的电抗（容抗+感抗）与传输线自身电阻值的和。而传输线的走线一般较短，它的自身电阻值非常小。因此传输线的特征阻抗主要与传输线的线厚，线宽（感抗，容抗），以及它与其参考层面的介质厚度（容抗）有关。因此在考虑控制信号的阻抗时，可以从这三个方面来进行考量，若无法满足，再考虑匹配方案。
5.1 概念
反射（Reflection），指由于阻抗不匹配而造成的信号能量的不完全吸收，发射的程度可以有反射系数ρ表示。反射系数ρ：ρ=（Z L-Z0）/（Z L+Z0）
5.2理解
我们的设计目的就是尽可能的使终端的阻抗与传输线上的阻抗相当，降低传输线效应的发生，使接收到的信号具有良好的完整性。因此分析信号完整性的一个重要思想及方法就是使源端，传输线和终端三者的阻抗匹配。但是有的时候终端（接收端）的反射是必须的，因为驱动端输出电压时，由于驱动端的输出阻抗和传输线的特征阻抗，有产生一定的分压，使接收端收到的信号电平低于驱动端的输出电平。而接收端的反射可以很好的补偿这一点，因此在IC设计上，通常器件的输出阻抗较小，而输入阻抗较高。
5.3解决
对于反射造成的信号完整性问题可以从2个方面来考虑削弱其影响。第一，改变传输线阻抗：在PCB的叠层设计完成之前，可以对叠层和信号线宽线厚进行改良设计，使传输线的阻抗值匹配网络中驱动端的阻抗，从而达到消除或者减弱信号二次反射的目的；第二，改变终端阻抗：当PCB的叠层与走线方案已经确定，若还存在反射带来的信号完整性问题，可以对其进行终端阻抗匹配的设计，使传输线上的阻抗与网络的终端阻抗匹配，从而达到削弱或者消除反射的目的。匹配的方法通常有驱动端的串联电阻匹配和接收端的并联匹配。
电阻的阻值要根据经验，反复尝试，除了要看仿真波形来确定阻值是否合适外，还要看是否有这样阻值的电阻，做到折衷考虑。对于源端匹配来说，应该使匹配电阻尽量靠近源端，靠的越近，匹配效果越好，这可以从仿真波形上得到直观的认识。
6.过冲（Over shoot）
6.1 概念
过冲就是指接收信号的第一个峰值或谷值超过设定电压——对于上升沿是指第一个峰值超过最高电压；对于下降沿是指第一个谷值超过最低电压。过分的过冲能够引起保护二极管工作，导致过早地失效。过冲也是由反射引起的。
信号的第一个上升或下降沿超过设定电压。信号的反射是普遍存在的，过冲是由于信号的反射未能得到合理的处理。由于走线过长或者过快的边沿速率两方面原因会导致较大的反射电压叠加在较高输出信号上，从而导致过冲的发生。如果信号的上升时间大于2倍以上走线延时，那么反射的电压就会被上升沿或下降沿抵消掉，否则会使反射电压直接叠加在高电平或者低电平上，造成过冲。
判定信号是否过冲应根据接收端器件的数据手册提供的AC过冲指标，不能以DC最大值来约束，因为那样大部分高速信号都会出现过冲问题。
6.3解决
从过冲的产生原理来看，可以从2方面考虑消除过冲。第一，缩短走线距离，由于边沿速率是IC工艺决定的，无法改变，因此可以考虑缩短走线距离，从而使信号的传输延时满足比信号的边沿速率小2倍以上；第二，利用匹配消除或减弱反射的影响，通常为驱动端串联电阻来匹配传输线阻抗，消除或减弱信号二次反射，从而达到消除过冲的目的。
7.串扰Induced Noise (or crosstalk)
7.1 概念
串扰表现为在一根信号线上有信号通过时，在PCB 板上与之相邻的信号线上就会感应出相关的信号，我们称之为串扰。
即指当信号在传输线上传播时，相邻信号之间由于电磁场的相互耦合而产生的不期望的噪声电压信号，即能量由一条线耦合到另一条线上。分为容性耦合和感性耦合，容性：变化电压引起电流改变；感性：变化电流引起电压改变。
如果它是位于平整的地层或者电源层上面，那么它的感性和容性大小是
几乎相等的，那么容性和感性的前向串扰大部分可以抵消。即在实际中可以不考虑前向串扰。
如果它位于一个开槽或者被阻隔的地或电源层上，那么它的感性要远大于容性，必须考虑它的前向串扰。（这种情况下，可以考虑将信号的参考层面设置为完整地层，具体的做法是叠层设计时将走线层尽量靠近完整的地层，而远离常常需要被分割的地层）
信号线距离地线越近，线间距越大，产生的串扰信号越小。异步信号和时钟信号更容易产生串扰。因此消除串扰的方法是移开发生串扰的信号或屏蔽被严重干扰的信号。
串扰的本质是由于EMI引起的，而EMI主要是有跳变的信号引起的，因此串扰产生的本质在于高速的上升/下降沿。
串扰产生的2个因素：间距与耦合长度。间距：较为靠近的走线引起串扰是由于临近信号的电磁场相互叠加，产生一个强的电磁场，从而在信号的网络上产生一个较大的耦合信号，引起串扰。耦合长度：前向串扰的幅值大小是由耦合长度决定的，而后向串扰的持续时间也是有耦合长度决定。
串扰我们主要关注感性耦合，因为现代IC技术的发展趋势是低压大电流。总线因为常常同时翻转，因此他们间的串扰会稍微弱些，因此走线距离可以相对近些，只需要远离那些高低电平翻转相对勤快或者迟钝的走线。
在一般情况下，前向串扰都已经相互抵消，最主要的干扰也是由于后向串扰造成的，所以防止后向串扰在近端再次反射到远端是减小串扰的一个重要手段。
7.3解决
串扰的本质是由于过快信号翻转导致较大的EMI，因此可以从干扰源和被干扰源2个方面来考虑消除或者减小串扰的影响。
干扰源：叠层设计时，将可能产生较强干扰的信号网络与地层或者电源层尽量靠近，从而使它的高频辐射噪声可以通过一条低的阻抗路径直接传导进入参考层。也可以通过屏蔽的方法来处理强的干扰信号，如较强的干扰源时钟信号，我们可以将它布在离地近的层较内层，然后包地线处理。
被干扰源：串扰的幅值大小主要与干扰源和被干扰源的间距以及2者间的耦合长度有关，因此可以考虑从这2个方面来考虑降低或者消除串扰。首先可以考虑增大2个网络间的间距，即远离强干扰源，一般满足3W原则即可减弱60%的串扰影响。如果有些地方布线空间紧张，则可考虑缩短其耦合长度来降低串扰幅值。
8.电磁辐射EMI radiation
8.1 概念
EMI(Electro-Magnetic Interference)即电磁干扰，指系统通过传导或者辐射，发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。产生的问题包含本身产生过量的电磁辐射及受周围电磁辐射干扰两方面。EMI 表现为当数字系统加电运行时，会对周围环境辐射电磁波，从而干扰周围环境中电子设备的正常工作；或者是对周围电磁干扰过于敏感。EMI的干扰路劲主要有三个：辐射（高频），传导（相连），感应耦合（低频），产生的组要原因在于电压瞬变（快的边沿速率）和不合理的信号回流。
EMI主要由于系统中的不期望因素如电压的瞬变和不合理的信号回流导致EMC问题。
电压瞬变：如IC器件pin脚较快的开关翻转速度，导致一个快速的电压需求，而供电电源的反应速度无法跟上，就导致该电源网络上一个尖锐的压降产生，而这个尖锐的压降即是由许多高次谐波组成，也就是在该电源网络上产生了不期望的高频噪声。因此导致EMI问题。
不合理的信号回流：如果叠层设计不合理，则有可能导致信号层的参考层面不是地层或者网络层，而是以另一个信号层为参考，那么它的信号回流路径即为邻层的信号走线，那么此时就会导致严重的EMI问题。
8.3解决
分析EMI问题，应该从EMI的三要素来考虑：辐射源，传导路径，受害源。防电磁干扰的3个重要技术：屏蔽、滤波和接地。
辐射源：一般为系统中高频器件，高速网络，如晶振，时钟网络等，还有快速翻转的IC芯片pin脚也是一个重要辐射源，如芯片的供电电源网络。
传导路径：辐射（高频），传导（相连），感应耦合（低频）。
受害源：定位了辐射源和传导路径后可以判断出大概的受害网络，通过观察，测试等方法定位受害源，从而可以针对性的改善系统EMC性能。
屏蔽：对于较强的辐射源，可以考虑采取屏蔽的方式来防止EMI：在叠层设计时，将高频网络的走线布置在内层，并尽量靠近电源或地层，作为其参考层面。而且可以对其进行包地处理，或者使其他信号远离这些高速网络，从而尽可能的削弱EMC问题。
滤波：对于已经产生的高频噪声，可以对其进行滤波处理，为高频噪声提供一个低阻抗的传导路径。通常在芯片的电源网络上较常使用去耦电容来进行滤波，一方面满足芯片的快速供电，另一方面滤除网络中产生的高频噪声。
接地：接地的本质也在于为高频噪声提供一条低阻抗的传导路径，因此在设计叠层时，对于高速网络所在的叠层，需尽量靠近地层或者电源层，以便提供一条低阻抗传导路径。另外PCB设计时，电源层和地层间由于压差，易产生边沿效应，因此应尽量使电源层和地层满足20H原则，即电源层比地层内缩20H（H为电源层到地层的介质厚度）。
解决EMI问题的关键在于：为高频噪声提供一条低阻抗的传导路径，从而削弱它对系统的影响。
9.延时和时序错误Delay & Timing errors
9.1 概念
信号延时和时序错误表现为：信号在逻辑电平的高低门限之间变化时保持一段时间信号不跳变，过多的信号延时可能导致时序错误和器件功能的混乱。
通常在有多个接收端时会出现问题，电路设计师必须确定最坏情况下的时间延时以确保设计的正确性。
信号延时产生的原因：驱动过载，走线过长。
9.2理解
延时的错误主要表现在系统时钟采样所得的信号不满足时序要求，导致时序错误。信号时延即它的飞行时间，主要2个因素有关：传输延时和信号上升/下降时间。过长的走线导致传输延时增大，而过重的负载会导致信号的边沿速率变缓，因此两者都会造成时延。
9.3解决
针对较为紧张的时序系统，如高速系统中的长走线，或者重负载，应该在设计前充分考虑其时序条件的满足。可以利用仿真的方法，在PCB设计前仿真得到一个满足时序要求的走线约束，从而指导布局布线，使设计满足时序要求。
二、时序完整性
2.1基础概念
2.1.1 建立时间和保持时间
建立时间即数据信号必须在时钟采样信号到来之前先到达接收端，以保证有足够的时间到达稳定电平值，可以让采样信号正确采样。
保持时间：数据信号必须在接受芯片的输入端保持足够长时间有效以保证信号正确无误的被时钟采样。
理解：建立时间即第一个数据信号必须在第二个时钟信号之前到达接收端；
保持时间即第二个时钟信号必须在第二个数据信号之前到达接收端。
解决：途径只有三个：发送时钟延时，接收时钟延时和数据的延时（公共时钟同步，发送时钟延时指时钟发生器给发送端的时钟飞行时间延时）
源同步总线设计最主要取决于数据信号及宣统信号（即源同步时钟）传输延时之间的差异。
2.1.2 飞行时间
飞行时间：传播延迟+信号上升沿
最小飞行时间：从驱动端信号电平达到阈值电平Vmeans时到接收端信号电平第一次穿过最小判决电平门限值Vil的时间差。
在cadence中叫做：First Switch Delay
最大飞行时间：从驱动端信号电平达到阈值电平Vmeans时到接收端信号电平最后一次穿越最大判决电平门限值Vih的时间差。
在cadence中叫做：Final Settle Delay
以上均是对上升沿的分析，对于信号下降沿来说，同样存在最小、最大飞行时间参数。在时序计算时，实际取的最大飞行时间是取上升沿和下降沿中较长的那个飞行时间，而最小飞行时间是取上升沿和下降沿中较短的那个时间。
对于时钟线是没有min和max飞行时间之分的。而地址线，数据线，控制线等才会牵涉到min，max（时钟信号要求严格的单调性，故可以用Vmeas作为参考电压点，而其他信号线不要求严格单调性，故要以Vil/vih作为电压参考点）
2.1.3 信号输出缓冲时间Tco
Tco = buffer delay +logic delay
Logic delay: 从输入端的时钟触发到输出缓冲器的触发时间，与器件IC设计相关。
Buffer delay :信号经过缓冲器到达有效的电压（Vmeans，应参考接收端的器件的手册）输出所需时间，与负载有关。
Tco由负载决定，因此datasheet中的Tco参数须参考AC Test condition来修正。
Buffer Delay Selection
缓冲器延时选择。缓冲器延时有两种选择：On-the-fly 和From library。
On-the-fly 是根据测试负载的参数计算出Buffer Delay 曲线，From library 是从库中获取。在实际应用时，我们均是通过器件的DATASHEET 查出测试条件由软件自动计算出Buffer Delay 曲线，因此该项通常设为On-the-fly。
2.2 同步时序系统
同步时序系统主要分为2类：共同时钟同步系统与源同步系统。而共同时钟同步又可分为内同步和外同步。三者的主要区别在于时钟和数据的相对关系上的差异。
共同时钟同步系统：公用一个时钟；适用较低速系统（一般<200M）；
源同步时钟系统：更多的时钟网络；时钟和数据间的相对匹配；适用高速系统（可达GHz以上）。
之所以共同时钟同步系统只能适用于较低系统是因为：在这种系统中，同步数据信号必须在一个时钟周期内从驱动端发送到达接收端。而对于源同步系统，时钟和数据信号是同时同相位的向接收端传输的，因此只要保证2者间的传输偏移量不超过一定范围，那么驱动端时序满足要求的话，接收端也必然满足。
2.2.1外同步
外同步是指数据在两个芯片间传输时，时钟由另一块芯片提供的信号类型。外同步写时序：
公共时钟外同步写数据收发工作示意图
建立时间：要求接收端的数据信号必须先于时钟信号到达。
时钟信号的延时：Tclk_delay = Tco_clka + Tflt_clka
数据信号的延时：Tdata_delay = Tco_clkb + Tflt_clkb + Tco_data + Tflt_data
公共时钟中第一个时钟用来将数据锁存到驱动端输出端，第二个时钟周期则将数据锁存到接收端内部。意味着第一个数据到达接收端的时间应该早于第二个时钟到达接收端的时间，才能有足够的建立时间裕量。因此：
Tclka_delay = Tcycle + Tco_clka + Tflt_clka
Tclka_delay_min–Tdata_delay_max–Tsetup–Tmargin> 0
即：Tcycle+(Tco_clka_min–Tco_clkb_max)+(Tflt_clka_min–Tflt_clkb_max)
–Tco_data_max - Tflt_data_max–Tsetup–Tmargin>0
若是考虑时钟的抖动，偏移等情况则需将这部分时间扣除。
保持时间：要求有效数据信号必须在下一个数据信号到达之前锁存到接收端的触发器中，这就要求接收时钟信号clka的延时要小于接收端数据信号的延时。具体的说就是第二个时钟信号必须先于第二个数据信号到达接收端。
因此：Tdata_delay_min–Tclk_delay_max–Thold–Th_margin> 0
即：(Tco_clkb_min–Tco_clka_max)+(Tflt_clkb_min–Tflt_clka_max)+
Tco_data_min + Tflt_data_min–Thold–Th_margin> 0
若是考虑时钟的抖动，偏移等情况则需将这部分时间扣除。
从2个公式可看出，对于人为可控的调整项只有三个：
Tflt_clka,Tflt_clkb,Tflt_data.这样就可以通过调整PCB走线来使这三项满足时序的要求。
外同步读时序：
公共时钟外同步读数据收发工作示意图
时钟信号的延时：Tclk_delay = Tco_clkb + Tflt_clkb
数据信号的延时：Tdata_delay = Tco_clka + Tflt_clka + Tco_data + Tflt_data
建立时间：Tcycle+(Tco_clkb_min–Tco_clka_max)+(Tflt_clkb_min–Tflt_clka_max) –Tco_data_max - Tflt_data_max–Tsetup–Tmargin>0
保持时间：(Tco_clka_min–Tco_clkb_max)+(Tflt_clka_min–Tflt_clkb_max)+ Tco_data_min + Tflt_data_min–Thold–Th_margin> 0
2.2.2 内同步时钟
指一种时钟或者选通信号和数据信号同时从驱动芯片产生并同步传输到接收端。它不同于公共时钟外同步那样采用独立的时钟源。典型的内同步系统为CPU与SDR SDRAM的系统。
内同步CPU写数据示意图
从上图可以轻易的看出内同步时钟的工作原理，时钟信号clk的输出采用缓冲器输出，是因为可以同步CPU高速器件和存储器低速器件间的数据读写；数据信号也是从驱动端发出的，参考的时钟是驱动端的时钟信号，则有一个缓冲的延迟Tco_data在里头。这个参数可在数据手册中查得，有最大，最小值。这样我们就可通过控制PCB走线来轻易使Tflt_data和Tflt_clka来满足时序的要求。
Tdelay表示驱动端的采样数据对应的时钟信号发出时间比所采样的数据信号发出时间的延后的时间。
建立时间：数据信号需在采样时钟信号之前到达接收端。
Tdelay+(Tflt_clk_min–Tflt_data_max)- Tsetup–Ts_margin> 0
在这里，由于数据信号和时钟信号都是由发送端产生，而数据信号的发送也必须以时钟信号为参考。因此，采样当前数据信号的时钟会落后驱动发送该数据信号的时钟一个周期，则Tdelay = Tcycle–Tco_data_max
则建立时间为：
Tcycle–Tco_data_max+(Tflt_clk_min–Tflt_data_max)- Tsetup–Ts_margin> 0
保持时间：前一个采样时钟必须比后一个数据信号先到达接收端。
这里，前一个采样时钟即为后一个数据信号的发送参考时钟，因此，他们从走线上开始有效传输的时间之差即为数据信号的缓冲延时时间，即Tco_data，则满足：Tco_data_min+(Tflt_data_min–Tflt_clka_max)–Thold–Th_margin> 0
内同步CPU读数据示意图
通过时序图可以CPU与SDRAM的内同步系统中得到CPU读SDRAM的过程：CPU首先发送一个时钟信号到SDRAM，触发SDRAM发送数据到CPU端，CPU 发出的第2个时钟信号采样前一个信号触发而发送到CPU端的数据信号，从而完成一个读数据的过程。为了满足时序要求，则要求第1个被触发的数据信号必须在CPU发出第2个时钟信号之前到达CPU端，这是建立时间；第1个数据信号在第2个时间信号触发采样后所保持的时间为数据的保持时间，即第2个数据信号到达CPU端之前的部分时间，这段时间包括第2个时钟信号的飞行时间，第2个数据飞行时间以及第一个数据发出时的保持时间。
则可以得到CPU读SDRAM的时序要求为：
建立时间：Tcycle–Tflt_clk–Tflt-data –Tacc–Tsetup–Ts_margin> 0
保持时间：Tflt_clk + Tflt_data + Toh–Thold–Th_margin> 0
理解：对于共同同步系统，数据的输出缓冲时间Tco和建立保持时间为IC工艺决定，IC设计人员应为PCB留有足够裕量。而信号的飞行时间由走线长度与负载决定，这些是我们可控的，为了得到一个最优化的时序系统设计，可以通过仿真进行最优化选择布局布线。另外布线时应该做好传输线的阻抗匹配，减少反射，合理调制布线间距，减少串扰，时钟线是重点保护对象。
2.2.3 源同步
发送数据的时钟信号也由驱动端发出，而且和驱动端发出的参考时钟信号保持一个固有的相位差。
源同步时序系统数据传输示意图
若定义Tvb为在器件内数据信号先于时钟采样点的时间，即驱动端数据在时钟有效前多少时间有效，为驱动端数据输出的建立时间；Tva为第二个数据信号落后于第一个采样点的时间，即驱动端数据在时钟有效后保持有效的时间，为驱动端数据输出保持时间。
源同步读与写是个同样的过程，都是有发送端同时发送数据信号和数据采样信号，两者同向，那么就有时序公式：
建立时间：Tvb + (Tflt_probe_min–Tflt_data_max)-Tsetup–Ts_margin> 0
保持时间：Tva+(Tflt_data_min–Tflt_probe_max)–Thold–Th_margin> 0
内同步不同于源同步时钟系统的地方在于：内同步系统中数据通过寄存器输出，时钟通过缓冲器输出；而源同步系统中数据与时钟信号都是通过寄存器输出，并且保持同等相位差，一般保持时钟正好在数据中间即Tvb = Tva。
理解：Tvb与Tva，建立与保持时间为IC工艺设计决定
尽量保证时钟信号与数据信号的等长
时序约束条件可以根据前仿真来优化设计
通过板后仿真验证时序设计的成功
三、具体措施分析
3.1抑制串扰的措施及理解分析
在情况允许的情况下,尽量增大走线之间的距离.并且不要走长平行线。
通过增大信号网络间距，减小耦合长度来达到降低串扰的目的。
地平面和传输线之间的距离保持在10mil 之内。
让传输线靠近参考平面，减小参考层面的回流路线阻抗，使传输线的回流路径在参考层面上，降低对其他信号的影响。
在布线空间允许的条件下，在串扰较严重的两条线之间插入一条地线，可以
起到隔离作用，从而减小串扰。
插入地线可以相当于为高频的噪声提供了一条低阻抗的传导路径，降低它对其他信号弯路的影响。
高速信号线在满足条件的情况下，加入端接匹配可以减小或消除反射，从而
减小串扰。
目的是使传输线上的阻抗与驱动端或者接收端的阻抗匹配。
必要的时候还可以采用自身屏蔽线来减小串扰。
如包地处理，本质上还是为高频噪声提供一条低的传导路径来降低其影响。
在走线的时候运用3W 规则，即保证线间距不能小于走线的线宽。
3w指的是中心线距为线宽3倍，若是边沿线距即为2倍，即加大信号网络间距。内层走线（Stripline）之间要保证比表层走线（Microstrip）更大的线间
距。
一般为了降低高速信号线的对外辐射，造成EMI问题，常将高速信号，关键信号走内层，而内层通常可以有效的屏蔽垂直方向上的电磁辐射（内层走线层通常与地层或电源层邻近），但是水平方向上的电磁辐射无法削弱。因此需要更大的线间距来保证这些高速信号不对其他信号造成干扰。
一些重要的信号线（如时钟线），尽量走在中间层，并靠近plane 层。
这些高速信号在表层垂直方向上的电磁辐射较为严重，造成系统的EMI问题，
因此尽量走在中间层，而靠近电源或者地层就可以起到在垂直方向上很好的电磁屏蔽效果。
在多层板设计中，层间距可能很小，尽量错开层间的平行线，保持足够的距
离。
电信号在传输线上是以电磁波的方式向前传导的，它不但在水平方向上有电磁辐射，在垂直方向上也依然存在。因此对于相邻层间的平行线也会构成耦合，形成串扰。
信号不要跨过地平面的断槽，在打过孔的时候注意不要太密，防止截断铺铜
区。
信号的回流路径通常在邻近层（地层或者电源层），因此若地平面出现断槽会使信号的回流路径被阻断，导致信号的回流从其他地方通过，从而造成不期望的串扰问题产生。
走线尽量避开铺铜区的边沿。
一块铺铜区与邻近的参考层面间的不同电平会形成一个电容模型，由于2者间存在电压差会在铺铜区的边沿区产生边沿效应，有一定的噪声产生。另外铺铜区通常为电源或者地网络，因此它的阻抗相对较低，走线若距离铺铜区较近，则可能导致走线的传输线阻抗改变。
差分信号要保持相同间距和长度走线，即等长平行走线。
差分线的阻抗与其耦合间距有关，因此保证差分线的等间距等长走线才能使差分信号稳定可靠的传输。
对噪声敏感的信号线要远离其它走线，适当的时候考虑周围加保护地线。
增大网络间距和屏蔽（包地处理），可以有效降低其他网络对其干扰。
3.2 PCB抑制EMI措施及理解分析
1．保证所有的信号尤其是高频信号，尽可能靠近地平面（或其他参考平面）。靠近地面可以为高频噪声提供一个相对低的阻抗传导路径从而使高频噪声尽可能的传导进入地平面，达到消除或减弱EMI的作用。
2．一般超过25MHz 的PCB 板设计时要考虑使用两层（或更多的）地层。
利用地层作为高速信号的参考层面，可以更好做到EMC，将高频噪声通过一条低的阻抗路径传导进入地层是抑制EMI的基本原则。
3．在电源层和地层设计时满足20H 原则。
由于电源层与地层之间的电场是变化的，在板的边缘会向外辐射电磁干扰。称为边沿效应。
解决的办法是将电源层内缩，使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H（电源和地之间的介质厚度）为单位，若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地层边沿内；内缩100H则可以将98%的电场限制在内。
4．将时钟信号尽量走在两层参考平面之间的信号层。
时钟信号为高速信号，是强的高频噪声辐射网络，走内层可以起到很好的抑制EMI 的垂直方向的辐射。
5．保证地平面（电源平面）上不要有人为产生的隔断回流的断槽。
断槽阻断信号的回流后，使回流只能通过其他路径来传导回到发送端，则会导致不期望的EMI问题发生。
6．在高频器件周围，多放置些旁路电容。
旁路电容可以很好的起到吸收前向信号传输过程中因受到干扰而产生的额外噪声，从而为高频器件提供一个相对干净的信号。
7．信号走线时尽量不要换层，即使换层，也要保证其回路的参考平面一样。
走线换层会导致阻抗突变，引起额外的反射，导致信号完整性问题。而信号回流路径跨层则更容易引起额外的EMI干扰。
8．在信号换层的过孔附近放置一定的连接地平面层的过孔或旁路电容。
在过孔附近由于阻抗突变导致信号反射，而产生噪声，而通过打地孔或者放置旁路电容可以为这些噪声提供一个低阻抗的传导路径连接到地层。
9．当走线长度（单位英寸）数值上等于器件的上升时间（单位纳秒），就要考虑添加串联电阻。
为了保证信号在接收端的第一次反射电平可以叠加在输出端的信号边沿上，从而降低由于信号反射而引起的信号完整性问题。
10．保证时钟信号或其他高速电路远离输入输出信号的走线区域。
高速信号需要一个相对干净的（低的电磁干扰）走线环境，因此应该远离输入输出信号走线区域。输入输出信号区域一般噪声较大。
11．尽量减少印制导线的不连续性，例如导线宽度不要突变，导线的拐角应大于90 度，信号走线不能呈环状等。
线宽的改变会导致传输线阻抗的变化，而阻抗的突变会导致信号的反射，从而导致EMI问题。而导线的尖角和环状相当于一个天线，容易向外辐射，干扰其他信号。
12．在一些重要的信号线周围可以加上保护的地线，以起到隔离和屏蔽的作用。隔离其他噪声对它的影响，同时也屏蔽它对其他信号可能的影响，地线的作用是为高频噪声提供一条低阻抗的传导路径。
13．对于跨地信号，要想办法保证它最小回流面积。
尽量减小它的回流面积可以使它尽可能少影响到其他信号。
四、相关电子器件
4.1 电阻
电阻R不仅能衰减高频段噪声，而且能衰减低频段噪声，即能作为一个全频段衰减器。（常用在对噪声特别敏感的电源，如时钟的电源）；电阻还有一个作用是降低电路的品质因数Q。
Q定义为回路发生谐振时，储存能量与一周期内消耗能量之比。因此，在储能电路中，Q越大，说明损耗越小；在选频电路中，Q越大，说明滤除其他频带信号的能力越强。但是，在电源或信号线路中，Q越大，通频带内特性曲线越陡峭，
越容易引发振铃等现象，信号通过这种回路后易发生失真。因此希望Q小些好。
从节省成本角度考虑，当计算得到的阻值是非常用阻值时，建议采用常用阻值的电阻通过串并联的方式来构成此阻值。
要点：1.0Ω电阻对高速电路设计有重要意义，可作为兼容设计。
2.在功耗高的路径上，如果串联了电阻，选型时需要考虑电阻的额定功率。
3.当电阻用于设定器件的工作参数时，应选择高精度的电阻。
4.2 电容
1）电容可以作为电荷缓冲池：电容的本质是储存电荷和释放电荷。当外部环境的变化驱使器件的工作电压增加或减少时，电容能通过积累或者释放电荷以吸收这种变化，即将器件工作电压的变化转变为电容中电荷的变化，从而保持器件工作电压的稳定。△U=△Q/C
2）电容可作为高频噪声的重要泄放通路：Z=1/（jwC）,当频率较高时，电容表现为低阻抗，因此可将电容作为高频噪声的重要泄放通路。
3）电容可用来实现交流耦合：电容具有通交流，阻直流的天然特性，因此可用来实现交流耦合，以实现对直流的隔离。
4）在高速设计领域，电容器件并不是纯粹的电容，而是带有电阻，电感等成分的小电路：C=ESL+ESR+Rleak (等效串联电感、等效串联电感、并联泄漏电阻) ESL取决于电容器件的类型和封装，ESR取决于工作温度，频率、导线电阻等。大多情况下，ESR越小，电路性能越好，但也有例外。
5）在电容分量和ESL分量的共同作用下，当频率逐渐升高时，首先电容分量起主导作用，使阻抗逐步变小，器件表现为电容的阻抗特性，滤波效果渐强；当达到谐振频率时，此时电容分量和ESL分量对阻抗的效果正好抵消，在谐振点上，电容器件阻抗最小，等于ESR分量；此后，随着频率继续升高，ESL分量其主导作用，使阻抗逐步增大，器件表现为电感的阻抗特性，滤波效果渐弱。
因此电容器件的阻抗——频率变化曲线是一种浴盆曲线，曲线左边取决于电容分量，右边取决于ESL分量；多个同型号（同封装，同阻值）电容并联可以能降低谐振处阻抗，而利用多种不同的电容可以构成一个比较宽的低阻抗频带。滤波电容的作用机制是为噪声等干扰提供一条低阻抗回路，当噪声频率落在谐振点附近时，滤波效果最好。
谐振频率=1/根号（ESL*C），因此C和ESL越大，则谐振频率越低，则电容对于高频干扰的滤波效果越差；C和ESL越小，谐振频率越高，越适合滤除高频干扰。
6）四种常用电容：
陶瓷电容：体积小，价格低，稳定性好，但容量小，适用高频滤波。一般降额20%适用；
容值小，几十皮法到几十微法。
NPO是温度补偿型陶瓷电容，是电容量最稳定的一种陶瓷电容。
因此容量较小，因此在电源电路的设计中，必须和其他电容搭配使用来进行滤波设计。
摘要 自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本次课程设计采用电容三点式振荡器，运用multisim软件进行仿真。根据静态工作点计算出回路的电容电感取值，得出输出频率与输出幅度有效值以达到任务书的要求。 关键词：电容三点式；振荡器；multisim；
目录 1、绪论 (1) 2、方案的确定 (2) 3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 (3) 3.1 反馈振荡器的原理和分析 (3) 3.2. 电容三点式振荡单元 (4) 3.3 电路连接及其参数计算 (5) 4、总体电路设计和仿真分析 (6) 4.1组建仿真电路 (6) 4.2仿真的振荡频率和幅度 (7) 4.3误差分析 (8) 5、心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (10) 附录Ⅰ元器件清单 (10) 附录Ⅱ电路总图 (11)
1、绪论 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持 下去。选频网络则只允许某个特定频率0f能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U和输入电压i U要相等，这是振幅平衡条件。二是f U和i U必须相位相同，这是相位f 平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 本次课程设计我设计的是电容反馈三点式振荡器，电容三点式振荡器，也叫考毕兹振荡器，是自激振荡器的一种，这种电路的优点是输出波形好。电容三点式振荡器是由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。 本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个正弦波振荡器，要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。报告内容按照课设报告文档模版的要求进行，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析等。 主要技术指标：输出频率9 MHz，输出幅度（有效值）≥5V。
模拟电路课程设计心得 体会 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
精选范文:《模拟电路》课程设计心得体会(共2篇)本学期我们开设了《模拟电路》与《数字电路》课，这两门学科都属于电子电路范畴，与我们的专业也都有联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期暨模电、数电刚学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的任职，而且还及时、真正的做到了学以致用。这两周的课程设计，先不说其他，就天气而言，确实很艰苦。受副热带高气压影响，江南大部这两周都被高温笼罩着。人在高温下的反应是很迟钝的，简言之，就是很难静坐下来动脑子做事。天气本身炎热，加之机房里又没有电扇、空调，故在上机仿真时，真是艰熬，坐下来才一会会，就全身湿透，但是炎炎烈日挡不住我们求知、探索的欲望。通过我们不懈的努力与切实追求，终于做完了课程设计。在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。比如在三角波、方波转换成正弦波时，我就弄了很长时间，先是远离不清晰，这直接导致了我无法很顺利地连接电路，然后翻阅了大量书籍，查资料，终于在书中查到了有关章节，并参考，并设计出了三角波、方波转换成正弦波的电路图。但在设计数字频率计时就不是那么一帆风顺了。我同样是查阅资料，虽找到了原理框图，但电路图却始终设计不出来，最后实在没办法，只能用数字是中来代替。在此，我深表遗憾!这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些!
摘要 振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。 关键词：LC振荡回路；仿真；正弦波信号；Multisim软件；
目录 一、绪论 (1) 二、方案确定 (1) 2．1电感反馈式三端振荡器 (2) 2．2电容反馈式三端振荡器 (3) 2.3 振荡平衡条件一般表达式 (4) 2．4起振条件和稳幅原理 (4) 三、LC振荡器的基本工作原理 (4) 四、总电路设计和仿真分析 (5) 4.1软件简介 (5) 4.2 总电路设计 (7) 4.3 进行仿真 (8) 4.4 各个原件对电路的影响 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 电路原理图 (14) 元器件清单 (14)
一、绪论 在本课程设计中，对LC正弦波振荡器的仿真分析。正弦波振荡器用来产生正弦交流信号的电路，它广泛应用于通信、电视、仪器仪表和测量等系统中。在通信方面，正弦波震荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或调解时所需要的本机振荡信号。医用电疗仪中，用高频加热。在课程设计中，学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。 我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，本设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。 二、方案确定 通过对高频电子线路相关知识的学习，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）等。其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。我们这里研究的主要是LC三端式振荡器。
于博士信号完整性分析入门 于争博士 https://www.doczj.com/doc/504381129.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
目录 摘要 (2) 1．系统基本方案 (2) 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2) 1.2. 运算放大器的选择 (3) 1.3最终的方案选择 (3) 2.正弦波发生器的工作原理 (3) 2.1正弦波振荡电路的组成 (3) 2.1.1 RC选频网络 (3) 2.1.2放大电路 (6) 2.1.3正反馈网络 (6) 2.2产生正弦波振荡的条件 (6) 2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7) 3．系统仿真 (7) 4．结论 (8) 参考文献： (11) 附录 (13)
1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作 摘要 本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡，振荡频率由RC 网络的频 率特性决定。它的起振条件为： ，振荡频率为： 。运算放大 器选用LM741CN,采用非线性元件（如温度系数为负的热敏电阻或JFET ）来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定，进而达到自动稳幅的目的，这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ；而频率范围的确定是根据式RC f π21 0= 以及题目给出的频 率范围来确定电阻R 或电容C 的值，进而使其满足题目的要求。 关键词：文氏电桥、振荡频率、LM741CN 1．系统基本方案 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 本设计选用文氏电桥振荡电路。
图1 RC 桥式振荡电路 这种电路的特点是：它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为： 12R R f > 。它的振荡频率为：RC f π21 0= 。 1.2. 运算放大器的选择 考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。 1.3最终的方案选择 文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹，可调范围宽，电路简单易调整，同时波形失真系数为千分之几。很适合我们题目的要求。故采用文氏电桥振荡电路. RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器. 这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而选频网络则由Z1、Z2组成，同时兼做正反馈网络。 2正弦波发生器的工作原理 2.1正弦波振荡电路的组成 放大电路 选频网络 正反馈网络 2.1.1 RC 选频网络
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
模拟电子技术课程设计心得体会此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教，做课程设计要有严谨的思路和熟练的动手能力，我感觉自己做了这次设计后，明白了总的设计方法及思路，通过这次尝试让我有了更加光火的思路，对今后的学习也有莫大的好处。 一、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 1．电路图设计方法 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 （5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 （6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输 出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从 0 V起连续可调，因要求电 路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器 件较少，成本低且组装方便、可靠性高。 二、总体设计思路
1、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图 图2 直流稳压电源的方框图 2、整流电路 （1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。 图3 单相桥式整流电路 3、滤波电路——电容滤波电路 采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。 在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成
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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
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导老师：刘辛工作单位：武汉理工大学理学院 题目：正弦波振荡电路设计 初始条件：直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求： 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以模拟器件电路为主，设计一个正弦波振荡电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 课程设计时间：17周－18周 17周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 18周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。 指导教师签名：年月日 系主任（或负责老师）签名：年月日
正弦波振荡电路 1.技术指标 1.1初始条件 直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、 镊子等必备工具。 1.2技术要求 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 1.3正弦波振荡电路原理 正弦波振荡电路是一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。正弦波振荡电路也称为正弦波振荡器，其实质是放大器引正反馈的结果。正弦波振荡电路一般由放大电路、选频网络、正反馈电路、稳幅环节四部分组成。选频网络通常不是独立存在，有时和正反馈网络合二为一，有时和放大电路合二为一。其基本原理如下：在直流电源闭合的瞬间，频率丰富的干扰信号串入振荡电路的输入端，经过放大后出现在电路的输出端，但是由于幅值很小而频率又杂，不是所要求的信号。此信号再经过选频及正反馈网络把某一频率信号筛选出来（而其他信号被抑制），再送回放大电路的输入端，整个电路的回路增益应略大于1，这样不断循环放大，得到失真的输出信号，最后经稳幅环节可输出一个频率固定、幅值稳定的正弦波信号。 总的来说，正弦波振荡电路大致作用过程如图1所示： 图1 正弦波振荡电路作用过程 2.设计方案及其比较 正弦波振荡电路的类型根据选频网络的组成元件可大致分为RC正弦波振荡电路、LC
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。
PCB设计笔记（一） 本文所述操作均是基于Altium Designer10，为本人整理，仅供学习交流之用。 一、简单原理图设计技巧 1、修改原理图文档右下角的文件信息 (1)重新选择原理图模板(因默认模板无法修改) Design->General Templates (2)修改文档选项Design->Document Options->Parameters 或者直接右键Options->Document Options->Parameters 2、原理图走任意角度线 shift+space即可切换(此时一定要切换到系统默认的英文输入法状态。 3、添加规则集 place->directive->Paramate Set/PCB可以设置tedingdebuxianguize 4、放置当前时间 place->Test->table键->输入格式=CurrentTime 5、智能粘贴word中的图表 edited->Smart past->复制word中的表格->复制到原理图 也可从word 复制到原理图（需先设置Edit->Smart Past） 6、查找，替换用法与word相同Ctrl+F、Ctrl+H 7、查找相似对象右键或者快捷键Shift+F（背景被屏蔽） Shift+C 清除查找相似后的选择 过滤后全选相似对象Edit->Select->all，选中后在修改其参数，即可修改全部相似对象参数 8、封装管理器修改封装 Tool->Footprint Manager 9、由原理图生成原理图库 Deign->Make Schematic Library 10、创建联合体 选中要联合的部分->youjian ->Unions 11、取消联合体 右键->Unions->Break
题目：RC正弦波振荡电路的设计校名：福州大学至诚学院 年级班级： 姓名： 学号：210992 指导教师：
目录 一、RC正弦波振荡电路原理 (1) 二、设计指导要求 (2) 三、RC正弦振荡电路图 (2) 四、参数计算 (3) 五、安装调试 (4) 六、设计结论 (5) 七、心得体会 (6) 八、参考文献 (6)
一、RC正弦波振荡电路原理 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它使用于低频振荡，一般用于产生1HZ~1MHZ的低频信号。常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和RC移相式振荡电路。 RC桥式振荡电路 RC桥式振荡电路如图所示，RC串并联网络接在运算放大器的输出端和同相端构成了带有选频作用的正反馈电路，另外、Rf、R1接在运算放大器的输出端与反相端之间，与集成运放一起构成负反馈放大电路。 对于负反馈放大电路，输入信号由同相端输入，根据虚短，虚断可求
得负反馈带你呀放大倍数 振幅起振条件： 二、设计指导要求 要求：设计一个振荡频率f=500HZ的RC正弦波振荡电路。 内容要求：1、设计报告，元器件清单 2、组装，调整RC正弦振荡电路，使电路产生振荡输出。 3、当输出波形稳定且不失真时，测出输出电压的频率和 幅值，检验电路是否满足设计指标。若不满足，调整设计参数。 4、若要求输出500HZ的方波，余姚增加哪些元件予以实 现? 三、RC正弦振荡电路
集成运放 四、参数计算 令 R1=R2=R ， C1=C2=C f0=1 / 2πRC 取 R=16K ，f0=500HZ
C=1 / 2πRf0 =0.02 uf 取标准电容 0.022uf R F≥2.1 R3 R=R3∥R F R3=3.1R/2.1≈24K R F= R f∥rd+Rp rd=10K 二极管取IN4007 R f=10K R p=68K 五、安装调试
课程设计I(论文)说明书 (正弦波信号发生器设计) 2010年1月19日
摘要 正弦波是通过信号发生器，产生正弦信号得到的波形，方波是通过对原信号进行整形得到的波形。 本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器。以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统。Op07放大器可以用于设计正弦信号，而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波信号。正弦波方波可以通过示波器检验所产生的信号。测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求，观察波形是否失真。 关键词：正弦波方波 op07 555定时器
目录 引言 (2) 1 发生器系统设计 (2) 1.1系统设计目标 (2) 1.2 总体设计 (2) 1.3具体参数设计 (4) 2 发生器系统的仿真论证 (4) 3 系统硬件的制作 (4) 4 系统调试 (5) 5 结论 (5) 参考文献 (6) 附录 (7) 1
引言 正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形。本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式。在这种方式中具体包含信号发生器的设计、系统的论证、硬件的制作，发生器系统的调制。 1、发生器系统的设计 1.1发生器系统的设计目标 设计正弦波和方波发生器，性能指标要求如下： 1）频率范围100Hz-1KHz ； 2）输出电压p p V ->1V ； 3）波形特性：非线性失真~γ<5%。 1.2总体设计 （1）正弦波设计：正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网 络组成。
2 图1.1 正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡，即AF=1； φa+φb=±2nπ；A=X。/Xid; F=Xf/X。；正弦波振荡电路必须有基本放大电路， 本设计以op07芯片作为其基本放大电路。 基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络。反馈网络中 两个反向二极管起到稳压的作用。振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决 定的。一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这要求AF环路中包含 一个具有选频特性的选频网络。f0=1/2πRC。要实现频率可调，在电容C不变的 情况下电阻R可调就可以实现频率f0的变化。 （2）方波设计：方波可以把正弦波通过斯密特触发器整形后产生。基于555定时器接成的斯密特触发器。 设斯密特触发器输出波形为V1，V2且V1>V2。 输入正弦波v1从0逐渐升高的过程：v1<1/3Vcc时，输出v0=V1； 当1/3Vcc 在上两篇文章中，我们分别介绍了直方图（统计域分析）和抖动追踪（时域分析）在抖动分析中的应用。从抖动的直方图和抖动追踪波形上我们可以得到抖动的主要构成成分以及抖动参数的变化趋势。如需对抖动的构成做进一步的分析，还需要从频域角度去进一步分析抖动的跟踪波形。 抖动的频谱即是对抖动追踪（jitter track）波形做FFT运算。如下图1所示 为一个时钟周期测量参数的追踪、频谱分析步骤及效果，在抖动频谱图上可以清楚的看出某两个频率值点抖动比较大： 图1 抖动频谱 黄色为实际采集到的时钟波形（C1通道） P1测量C1通道时钟信号的时钟周期 F7函数对P1测量参数进行跟踪 F6对F7进行FFT分析 下图2所示为一典型的串行信号抖动追踪频谱图，从图中可看出各种抖动成分；DDj和Pj为窄带频谱（三角形谱或者谱线）但是DDj和Pj的区别是由于DDj是和码型相关的，其频率fDDJ一般会是数据位率的整数倍，如果Pj的频率fPJ正好等于fDDJ，那么从抖动的频谱图里面是很难将DDj和Pj精确的分开的，所以通常在抖动分解的过程中一般通过时域平均的方法来分解DDj；BUj主要由于串扰等因素引起的，一般分为两种，一种是窄带，但幅度较高，很显然这类BUJ也是很难和PJ区分开的，除非我们知道引起BUJ的源头，知道其频率，所以说我们在抖动测试时得到的PJ一般会包含这类BUJ(所以通常情况下对这类BUJ不加区分，直接算做PJ，而将BUJ分类为PJ和OBUJ，在之前的抖动分类文章中有提及)；另外一类是宽带的BUJ（很多时候也叫OBUJ，other bounded uncorrelated jitter），幅度很小，基本会埋没到RJ中去，这类抖动很容易被误算作RJ，目前使用在示波器上的抖动分解软件只有Lecroy最近推出的SDAII（基于NQ-SCALE抖动分解理论）能够较好的将这类抖动从Rj中剥离出来；RJ是 宽带频谱，幅度很小。 学习使用Protel 99电路设计软件心得体会 通过这两天的计算机电路辅助设计实习，对Protel 99有了一个比较全面地了解并掌握了一些基本的绘制和编辑电路原理图方法、技巧，并能处理一些常见问题。在对protel软件的学习中，我有不少心得体会，下面我就谈一下我的学习体会。 1.对学习使用Protel 99电路设计软件有了比较初步认识，文无论是档组织结构、文件管理、还是工作界面管理，这帮助了我更好更快的熟练的掌握Protel 99电路设计的使用方法和操作过程。 2. 设计电路原理图 电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的设计一般有如下步骤： (1)设置原理图设计环境；(2)放置元件；(3)原理图布线；(4)编辑和调整； (5)检查原理图；(6)生成网络表。 1)设计图纸大小 首先要构思好零件图，设计好图纸大小。图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设置合 适的图纸大小是设计好原理图的第一步，确定整个电路图的总体布局。 2）设置protel 99 se/Schematic设计环境 包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值，并在电路图中 明地址和类别，对原理图有比较详尽的注解。 3）放置好元器件并连线 用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作根据实际电路的需要，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。 利用protel 99 se/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图调整一些元件的位置，把某些元件进行水平或垂直排列，并用鼠标拖动元件来调整好元件间的距离，也可在编辑元件时用鼠标左键双击元件，这时会弹出关于元件属性的对话框，可以修改其中的选项，从而对元件进行必要的编辑，还可以使用Edit/Move子菜单中的各命令来实现。放置输入输出端口。执行菜单命令Place/Port或从Wiring Tools工具条中选取放置输入输出端口命令，在合适位置放置 好，并与相应电气点连接好。 4）调整线路 将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观 3. 随着电子工业的飞速发展，电路设计越来越复杂，手工设计越来越难以适应形势发展的需要，Protel 99 SE以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和印刷电路板，不愧是从事电路设计的一个良好的工具。 苏州科技学院天平学院 模拟电子技术课程设计指导书 课设名称正弦波－方波－三角波信号发生器设计 组长李为学号1232106101 组员谢渊博学号1232106102 组员张翔学号1232106104 专业电子物联网 指导教师 二〇一二年七月 模拟电子技术课程设计指导书 一设计课题名称 正弦波－方波－三角波信号发生器设计 二课程设计目的、要求与技术指标 2.1课程设计目的 （1）巩固所学的相关理论知识； （2）实践所掌握的电子制作技能； （3）会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则； （5）掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题； （6）学会撰写课程设计报告； （7）培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风； （8）完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。 2.2课程设计要求 （1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）列出所有元器件清单； （3）安装调试所设计的电路，达到设计要求； 2.3技术指标 （1）输出波形：方波－三角波－正弦波； （2）频率范围：100HZ~200HZ连续可调； （3）输出电压：正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调； γ。 （4）正弦波失真度：% ≤ 5 三系统知识介绍 3 函数发生器原理 本设计要求产生三种不同的波形分别为正弦波\方波\ 三角波。实现该要求有多种方案。 方案一：首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。 方案二：首先产生方波——三角波，再将方波变成正弦波或将三角波变成正弦波。 3.1函数发生器的各方案比较 我选的是第一个方案，上述两个方案均可以产生三种波形。方案二的电路过多连接部方便而且这样用了很多元器件，但是方案的在调节的时候比较方便可以很快的调节出波形。方案一电路简洁利于连接可以节省元器件，但是在调节波形的时候会比较费力，由于整个电路时一起的只要调节前面部分就会影响后面的波形。 四电路方案与系统、参数设计 4.1基于集成运算放大器与晶体管差分放大器的函数发生器 4.1.1设计思路 我们组总体设计思路为：先通过比较器产生方波，方波通过积分器产生三角波，三角波通过差分放大器产生正弦波。 函数发生器电路组成框图如下所示 信号完整性背景 信号完整性问题引起人们的注意，最早起源于一次奇怪的设计失败现象。当时，美国硅谷一家著名的影像探测系统制造商早在7 年前就已经成功设计、制造并上市的产品，却在最近从生产线下线的产品中出现了问题，新产品无法正常运行，这是个20MHz 的系统设计，似乎无须考虑高速设计方面的问题，更为让产品设计工程师们困惑的是新产品没有任何设计上的修改，甚至采用的元器件型号也与原始设计的要求一致，唯一的区别是 IC 制造技术的进步，新采购的电子元器件实现了小型化、快速化。新的器件工艺技术使得新生产的每一个芯片都成为高速器件，也正是这些高速器件应用中的信号完整性问题导致了系统的失败。随着集成电路(IC)开关速度的提高，信号的上升和下降时间迅速缩减，不管信号频率如何，系统都将成为高速系统并且会出现各种各样的信号完整性问题。在高速PCB 系统设计方面信号完整性问题主要体现为：工作频率的提高和信号上升/下降时间的缩短，会使系统的时序余量减小甚至出现时序方面的问题；传输线效应导致信号在传输过程中的噪声容限、单调性甚至逻辑错误；信号间的串扰随着信号沿的时间减少而加剧；以及当信号沿的时间接近0.5ns 及以下时，电源系统的稳定性下降和出现电磁干扰问题。 信号完整性含义 信号完整性(Signal Integrity)简称SI，指信号从驱动端沿传输线到达接收端后波形的完整程度。即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题指的是在高速产品中由互连线引起的所有问题，主要表现为五个方面: 电子工程师必备基础知识（一） 运算放大器通过简单的外围元件，在模拟电路和数字电路中得到非常广泛的应用。运算放大器有好些个型号，在详细的性能参数上有几个差别，但原理和应用方法一样。 运算放大器通常有两个输入端，即正向输入端和反向输入端，有且只有一个输出端。部分运算放大器除了两个输入和一个输出外，还有几个改善性能的补偿引脚。 光敏电阻的阻值随着光线强弱的变化而明显的变化。所以，能够用来制作智能窗帘、路灯自动开关、照相机快门时间自动调节器等。 干簧管是能够通过磁场来控制电路通断的电子元件。干簧管内部由软磁金属簧片组成，在有磁场的情况，金属簧片能够聚集磁力线并使受到力的作用，从而达到接通或断开的作用。 电子工程师必备基础知识（二） 电容的作用用三个字来说：“充放电。”不要小看这三个字，就因为这三个字，电容能够通过交流电，隔断直流电；通高频交流电，阻碍低频交流电。 电容的作用如果用八个字来说那就：“隔直通交，通高阻低。”这八个字是根据“充放电”三个字得出来的，不理解没关系，先死记硬背住。 能够根据直流电源输出电流的大小和后级（电路或产品）对电源的要求来先择滤波电容，通常情况下，每1安培电流对应1000UF-4700UF是比较合适的。 电子工程师必备基础知识（三） 电感的作用用四个字来说：“电磁转换。”不要小看这四个字，就因为这四个字，电感能够隔断交流电，通过直流电；通低频交流电，阻碍高频交流电。电感的作用再用八个字来说那就：“隔交通直，通低阻高。”这八个字是根据“电磁转换”三个字得出来的。 电感是电容的死对头。另外，电感还有这样一个特点：电流和磁场必需同时存在。电流要消失，磁场会消失；磁场要消失，电流会消失；磁场南北极变化，电流正 综合设计 正弦波振荡器的设计与测试 一．实验目的 1． 掌握运用Multisim 设计RC 振荡电路的设计方法 2． 掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 3． 熟悉RC 正弦波振荡器的调试方法 4． 观察RC 参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法 二．实验原理 在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加 的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为：.. 1AF = 起振条件为.. ||1AF > 写成模与相角的形式：.. ||1AF = 2A F n πψ+ψ=（n 为整数） 电路如图1所示： 1． 电路分析 RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路， 决定振荡频率0f 。1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，1D 、2D 是稳幅元件。 该电路的振荡频率 ： 0f =RC π21 ① 起振幅值条件：311 ≥+ =R R A f v ② 式中 d f r R R R //32+= ，d r 为二极管的正向动态电阻 2． 电路参数确定 （1） 根据设计所要求的振荡频率0f ，由式①先确定RC 之积，即 RC= 21 f π ③ 为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻i R 和输出电阻o R 的影响，应使 R 满足下列关系式：i R >>R>>o R 一般i R 约为几百千欧以上，而o R 仅为几百欧以下，初步选定R 之后，由式③算出电容C 的值，然后再算出R 取值能否满足振荡频率的要求 （2） 确定1R 、f R ：电阻1R 、f R 由起振的幅值条件来确定，由式②可知f R ≥21R ， 通常 取f R =（2.1~2.5）1R ，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即： R=1R //f R （3） 确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用v A 随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实 现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管1D 、2D 和电阻3R 并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻3R 。实验证明，取3R ≈d r 时，效果最佳。 三．实验任务 1．预习要求 （1） 复习RC 正弦波振荡电路的工作原理。 （2） 掌握RC 桥式振荡电路参数的确定方法 2． 设计任务 设计一个RC 正弦波振荡电路。其正弦波输出要求： （1） 振荡频率：接近500Hz 或1kHz 左右，振幅稳定，波形对称，无明显非线性失真 （2）* 振荡频率：50Hz~1kHz 可调，其余同（1） 四．实验报告要求 1． 简述电路的工作原理和主要元件的作用 2． 电路参数的确定 3． 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差产生的原因 4． 调试中所遇到的问题以及解决方法 五．思考题 1． 在RC 桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？ 2． 简述图-1中21D D 和的稳幅过程。 六．仪器与器件 仪器： 同实验2 单管 器件： 集成运算放大器μA741 二极管 1N4001 电阻 瓷片电容 若干信号完整性分析基础之八——抖动的频域分析
电路设计心得体会
正弦波-方波-三角波信号发生器设计
信号完整性分析
2016电子工程师的设计经验笔记课件
RC正弦波振荡器设计实验
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