數字與模擬電路設計技巧IC與LSI的功能大幅提升使得高壓電路與電力電路除外，幾乎所有的電路都是由半導體組件所構成，雖然半導體組件高速、高頻化時會有EMI的困擾，不過為了充分發揮半導體組件應有的性能，電路板設計與封裝技術仍具有決定性的影響。 模擬與數字技術的融合由于IC與LSI半導體本身的高速化，同時為了使機器達到正常動作的目的，因此技術上的跨越競爭越來越激烈。雖然構成系統的電路未必有clock設計，但是毫無疑問的是系統的可靠度是建立在電子組件的選用、封裝技術、電路設計與成本，以及如何防止噪訊的產生與噪訊外漏等綜合考慮。機器小型化、高速化、多功能化使得低頻/高頻、大功率信號/小功率信號、高輸出阻抗/低輸出阻抗、大電流/小電流、模擬/數字電路，經常出現在同一個高封裝密度電路板，設計者身處如此的環境必需面對前所未有的設計思維挑戰，例如高穩定性電路與吵雜(noisy)性電路為鄰時，如果未將噪訊入侵高穩定性電路的對策視為設計重點，事后反復的設計變更往往成為無解的夢魘。模擬電路與高速數字電路混合設計也是如此，假設微小模擬信號增幅后再將full scale 5V的模擬信號，利用10bit A/D轉換器轉換成數字信號，由于分割幅寬祇有4.9mV，因此要正確讀取該電壓level并非易事，結果造成10bit以上的A/D轉換器面臨無法順利運作的窘境。另一典型實例是使用示波器量測某數字電路基板兩點相隔10cm的ground電位，理論上ground電位應該是零，然而實際上卻可觀測到4.9mV數倍甚至數十倍的脈沖噪訊(pulse noise)，如果該電位差是由模擬與數字混合電路的grand所造成的話，要測得4.9 mV的信號根本是不可能的事情，也就是說為了使模擬與數字混合電路順利動作，必需在封裝與電路設計有相對的對策，尤其是數字電路switching時，ground vance noise不會入侵analogue ground的防護對策，同時還需充分檢討各電路產生的電流回路(route)與電流大小，依此結果排除各種可能的干擾因素。以上介紹的實例都是設計模擬與數字混合電路時經常遇到的瓶頸，如果是設計12bit以上A/D轉換器時，它的困難度會更加復雜。
上傳時間： 2013-11-16
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現代的電子設計和芯片制造技術正在飛速發展，電子產品的復雜度、時鐘和總線頻率等等都呈快速上升趨勢，但系統的電壓卻不斷在減小，所有的這一切加上產品投放市場的時間要求給設計師帶來了前所未有的巨大壓力。要想保證產品的一次性成功就必須能預見設計中可能出現的各種問題，并及時給出合理的解決方案，對于高速的數字電路來說，最令人頭大的莫過于如何確保瞬時跳變的數字信號通過較長的一段傳輸線，還能完整地被接收，并保證良好的電磁兼容性，這就是目前頗受關注的信號完整性（SI）問題。本章就是圍繞信號完整性的問題，讓大家對高速電路有個基本的認識，并介紹一些相關的基本概念。 第一章 高速數字電路概述.....................................................................................51.1 何為高速電路...............................................................................................51.2 高速帶來的問題及設計流程剖析...............................................................61.3 相關的一些基本概念...................................................................................8第二章 傳輸線理論...............................................................................................122.1 分布式系統和集總電路.............................................................................122.2 傳輸線的RLCG 模型和電報方程...............................................................132.3 傳輸線的特征阻抗.....................................................................................142.3.1 特性阻抗的本質.................................................................................142.3.2 特征阻抗相關計算.............................................................................152.3.3 特性阻抗對信號完整性的影響.........................................................172.4 傳輸線電報方程及推導.............................................................................182.5 趨膚效應和集束效應.................................................................................232.6 信號的反射.................................................................................................252.6.1 反射機理和電報方程.........................................................................252.6.2 反射導致信號的失真問題.................................................................302.6.2.1 過沖和下沖.....................................................................................302.6.2.2 振蕩：.............................................................................................312.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................342.6.3.1 串行匹配.........................................................................................352.6.3.1 并行匹配.........................................................................................362.6.3.3 差分線的匹配.................................................................................392.6.3.4 多負載的匹配.................................................................................41第三章 串擾的分析...............................................................................................423.1 串擾的基本概念.........................................................................................423.2 前向串擾和后向串擾.................................................................................433.3 后向串擾的反射.........................................................................................463.4 后向串擾的飽和.........................................................................................463.5 共模和差模電流對串擾的影響.................................................................483.6 連接器的串擾問題.....................................................................................513.7 串擾的具體計算.........................................................................................543.8 避免串擾的措施.........................................................................................57第四章 EMI 抑制....................................................................................................604.1 EMI/EMC 的基本概念..................................................................................604.2 EMI 的產生..................................................................................................614.2.1 電壓瞬變.............................................................................................614.2.2 信號的回流.........................................................................................624.2.3 共模和差摸EMI ..................................................................................634.3 EMI 的控制..................................................................................................654.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 電場屏蔽.........................................................................................654.3.1.2 磁場屏蔽.........................................................................................674.3.1.3 電磁場屏蔽.....................................................................................674.3.1.4 電磁屏蔽體和屏蔽效率.................................................................684.3.2 濾波.....................................................................................................714.3.2.1 去耦電容.........................................................................................714.3.2.3 磁性元件.........................................................................................734.3.3 接地.....................................................................................................744.4 PCB 設計中的EMI.......................................................................................754.4.1 傳輸線RLC 參數和EMI ........................................................................764.4.2 疊層設計抑制EMI ..............................................................................774.4.3 電容和接地過孔對回流的作用.........................................................784.4.4 布局和走線規則.................................................................................79第五章 電源完整性理論基礎...............................................................................825.1 電源噪聲的起因及危害.............................................................................825.2 電源阻抗設計.............................................................................................855.3 同步開關噪聲分析.....................................................................................875.3.1 芯片內部開關噪聲.............................................................................885.3.2 芯片外部開關噪聲.............................................................................895.3.3 等效電感衡量SSN ..............................................................................905.4 旁路電容的特性和應用.............................................................................925.4.1 電容的頻率特性.................................................................................935.4.3 電容的介質和封裝影響.....................................................................955.4.3 電容并聯特性及反諧振.....................................................................955.4.4 如何選擇電容.....................................................................................975.4.5 電容的擺放及Layout ........................................................................99第六章 系統時序.................................................................................................1006.1 普通時序系統...........................................................................................1006.1.1 時序參數的確定...............................................................................1016.1.2 時序約束條件...................................................................................1066.2 源同步時序系統.......................................................................................1086.2.1 源同步系統的基本結構...................................................................1096.2.2 源同步時序要求...............................................................................110第七章 IBIS 模型................................................................................................1137.1 IBIS 模型的由來...................................................................................... 1137.2 IBIS 與SPICE 的比較.............................................................................. 1137.3 IBIS 模型的構成...................................................................................... 1157.4 建立IBIS 模型......................................................................................... 1187.4 使用IBIS 模型......................................................................................... 1197.5 IBIS 相關工具及鏈接..............................................................................120第八章 高速設計理論在實際中的運用.............................................................1228.1 疊層設計方案...........................................................................................1228.2 過孔對信號傳輸的影響...........................................................................1278.3 一般布局規則...........................................................................................1298.4 接地技術...................................................................................................1308.5 PCB 走線策略............................................................................................134
標簽： 信號完整性
上傳時間： 2014-05-15
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PCB 布線原則連線精簡原則連線要精簡，盡可能短，盡量少拐彎，力求線條簡單明了，特別是在高頻回路中，當然為了達到阻抗匹配而需要進行特殊延長的線就例外了，例如蛇行走線等。安全載流原則銅線的寬度應以自己所能承載的電流為基礎進行設計，銅線的載流能力取決于以下因素：線寬、線厚（銅鉑厚度）、允許溫升等，下表給出了銅導線的寬度和導線面積以及導電電流的關系（軍品標準），可以根據這個基本的關系對導線寬度進行適當的考慮。印制導線最大允許工作電流（導線厚50um，允許溫升10℃）導線寬度（Mil） 導線電流（A） 其中:K 為修正系數，一般覆銅線在內層時取0.024，在外層時取0.048；T 為最大溫升，單位為℃;A 為覆銅線的截面積，單位為mil（不是mm，注意）；I 為允許的最大電流，單位是A。電磁抗干擾原則電磁抗干擾原則涉及的知識點比較多，例如銅膜線的拐彎處應為圓角或斜角（因為高頻時直角或者尖角的拐彎會影響電氣性能）雙面板兩面的導線應互相垂直、斜交或者彎曲走線，盡量避免平行走線，減小寄生耦合等。一、 通常一個電子系統中有各種不同的地線，如數字地、邏輯地、系統地、機殼地等，地線的設計原則如下：1、 正確的單點和多點接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHZ，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHZ 時，如果采用一點接地，其地線的長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。2、 數字地與模擬地分開若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應盡量使它們分開。一般數字電路的抗干擾能力比較強，例如TTL 電路的噪聲容限為0.4~0.6V，CMOS 電路的噪聲容限為電源電壓的0.3~0.45 倍，而模擬電路只要有很小的噪聲就足以使其工作不正常，所以這兩類電路應該分開布局布線。3、 接地線應盡量加粗若接地線用很細的線條，則接地電位會隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應將地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應在2~3mm 以上。4、 接地線構成閉環路只由數字電路組成的印制板，其接地電路布成環路大多能提高抗噪聲能力。因為環形地線可以減小接地電阻，從而減小接地電位差。二、 配置退藕電容PCB 設計的常規做法之一是在印刷板的各個關鍵部位配置適當的退藕電容，退藕電容的一般配置原則是：?電電源的輸入端跨½10~100uf的的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采Ó100uf以以上的電解電容器抗干擾效果會更好¡���?原原則上每個集成電路芯片都應布置一¸0.01uf~`0.1uf的的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可Ã4~8個個芯片布置一¸1~10uf的的鉭電容（最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起來的結構在高頻時表現為電感，最好使用鉭電容或聚碳酸醞電容）。���?對對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，ÈRA、¡ROM存存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容¡���?電電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線¡三¡過過孔設¼在高ËPCB設設計中，看似簡單的過孔也往往會給電路的設計帶來很大的負面效應，為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到£���?從從成本和信號質量兩方面來考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。例如¶6- 10層層的內存模¿PCB設設計來說，選Ó10/20mi（（鉆¿焊焊盤）的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使Ó8/18Mil的的過孔。在目前技術條件下，很難使用更小尺寸的過孔了（當孔的深度超過鉆孔直徑µ6倍倍時，就無法保證孔壁能均勻鍍銅）；對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗¡���?使使用較薄µPCB板板有利于減小過孔的兩種寄生參數¡���? PCB板板上的信號走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過孔¡���?電電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好¡���?在在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以ÔPCB板板上大量放置一些多余的接地過孔¡四¡降降低噪聲與電磁干擾的一些經Ñ?能能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在關鍵地方¡?可可用串一個電阻的方法，降低控制電路上下沿跳變速率¡?盡盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼，ÈRC設設置電流阻尼¡?使使用滿足系統要求的最低頻率時鐘¡?時時鐘應盡量靠近到用該時鐘的器件，石英晶體振蕩器的外殼要接地¡?用用地線將時鐘區圈起來，時鐘線盡量短¡?石石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線¡?時時鐘、總線、片選信號要遠ÀI/O線線和接插件¡?時時鐘線垂直ÓI/O線線比平行ÓI/O線線干擾小¡? I/O驅驅動電路盡量靠½PCB板板邊，讓其盡快離¿PC。。對進ÈPCB的的信號要加濾波，從高噪聲區來的信號也要加濾波，同時用串終端電阻的辦法，減小信號反射¡? MCU無無用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源、地的端都要接，不要懸空¡?閑閑置不用的門電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端¡?印印制板盡量使Ó45折折線而不Ó90折折線布線，以減小高頻信號對外的發射與耦合¡?印印制板按頻率和電流開關特性分區，噪聲元件與非噪聲元件呀距離再遠一些¡?單單面板和雙面板用單點接電源和單點接地、電源線、地線盡量粗¡?模模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線，特別是時鐘¡?對¶A/D類類器件，數字部分與模擬部分不要交叉¡?元元件引腳盡量短，去藕電容引腳盡量短¡?關關鍵的線要盡量粗，并在兩邊加上保護地，高速線要短要直¡?對對噪聲敏感的線不要與大電流，高速開關線并行¡?弱弱信號電路，低頻電路周圍不要形成電流環路¡?任任何信號都不要形成環路，如不可避免，讓環路區盡量小¡?每每個集成電路有一個去藕電容。每個電解電容邊上都要加一個小的高頻旁路電容¡?用用大容量的鉭電容或聚酷電容而不用電解電容做電路充放電儲能電容，使用管狀電容時，外殼要接地¡?對對干擾十分敏感的信號線要設置包地，可以有效地抑制串擾¡?信信號在印刷板上傳輸，其延遲時間不應大于所有器件的標稱延遲時間¡環境效應原Ô要注意所應用的環境，例如在一個振動或者其他容易使板子變形的環境中采用過細的銅膜導線很容易起皮拉斷等¡安全工作原Ô要保證安全工作，例如要保證兩線最小間距要承受所加電壓峰值，高壓線應圓滑，不得有尖銳的倒角，否則容易造成板路擊穿等。組裝方便、規范原則走線設計要考慮組裝是否方便，例如印制板上有大面積地線和電源線區時（面積超¹500平平方毫米），應局部開窗口以方便腐蝕等。此外還要考慮組裝規范設計，例如元件的焊接點用焊盤來表示，這些焊盤（包括過孔）均會自動不上阻焊油，但是如用填充塊當表貼焊盤或用線段當金手指插頭，而又不做特別處理，（在阻焊層畫出無阻焊油的區域），阻焊油將掩蓋這些焊盤和金手指，容易造成誤解性錯誤£SMD器器件的引腳與大面積覆銅連接時，要進行熱隔離處理，一般是做一¸Track到到銅箔，以防止受熱不均造成的應力集Ö而導致虛焊£PCB上上如果有¦12或或方Ð12mm以以上的過孔時，必須做一個孔蓋，以防止焊錫流出等。經濟原則遵循該原則要求設計者要對加工，組裝的工藝有足夠的認識和了解，例È5mil的的線做腐蝕要±8mil難難，所以價格要高，過孔越小越貴等熱效應原則在印制板設計時可考慮用以下幾種方法：均勻分布熱負載、給零件裝散熱器，局部或全局強迫風冷。從有利于散熱的角度出發，印制板最好是直立安裝，板與板的距離一般不應小Ó2c，，而且器件在印制板上的排列方式應遵循一定的規則£同一印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集³電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上（入口處），發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）放在冷卻Æ流最下。在水平方向上，大功率器件盡量靠近印刷板的邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印刷板上方布置£以便減少這些器件在工作時對其他器件溫度的影響。對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域（如設備的µ部），千萬不要將它放在發熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局¡設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設計時要研究空氣流動的路徑，合理配置器件或印制電路板。采用合理的器件排列方式，可以有效地降低印制電路的溫升。此外通過降額使用，做等溫處理等方法也是熱設計中經常使用的手段¡
上傳時間： 2013-11-24
上傳用戶：氣溫達上千萬的
介紹了2H橋級聯電路結構，研究和分析了用于多電平逆變器的三種不同的多載波PWM調制策略，并分析了逆變器側輸出電壓頻譜。在上述調制策略基礎上結合多參考波調制方法，采用新型的多參考波和多載波的PWM技術，在Matlab/Simulink環境下構建了PWM調制模型。仿真結果與典型的多載波PWM策略結果的比較顯示，新型的多載波控制方法能夠小幅減小總諧波的失真率（THD），改善了輸出電壓頻譜。
上傳時間： 2014-12-24
上傳用戶：lili123
介紹了一種帶后備電池的多路隔離輸出開關電源，可用于大功率器件驅動電路的供電。在市電掉電的情況下，后備電池立即接入系統，保證多路輸出開關電源的正常工作，提高整個驅動供電電源的可靠性。
上傳時間： 2013-11-24
上傳用戶：781354052
多路輸出開關電源交叉調整率
上傳時間： 2013-10-31
上傳用戶：15070202241
PT4115是一款連續電感電流導通模式的降壓恒流源，用于驅動一顆或者多顆串聯LED。根據不同外部器件，芯片可以驅動高達數十瓦的LED。PT4115具有調光功能，通過DIM引腳實現模擬調光和寬范圍PWM調光。當VDIM低于0.3V時，功率開關關斷，芯片進入低功耗待機狀態 主要技術參數 ? 輸入電壓范圍：6V to 40V ? 最大輸出LED電流1.2A ? 5%的輸出電流精度 ? 高達97%的效率 ? 極少的外部器件 ? 復用DIM引腳進行LED開關、模擬調光和PWM調光 ? LED開路保護 ? LED過熱保護 ? 輸出電流可調節 ? 具有輸入欠壓保護功能 應用 ? 低壓LED射燈代替鹵素燈 ? 車載LED燈 ? LED備用燈 ? LED信號燈
上傳時間： 2014-12-24
上傳用戶：shengyj12345
諸如電信設備、存儲模塊、光學繫統、網絡設備、服務器和基站等許多復雜繫統都采用了 FPGA 和其他需要多個電壓軌的數字 IC，這些電壓軌必須以一個特定的順序進行啟動和停機操作，否則 IC 就會遭到損壞。
上傳時間： 2014-12-24
上傳用戶：packlj
許多電信和計算應用都需要一個能夠從非常低輸入電壓獲得工作電源的高效率降壓型 DC/DC 轉換器。高輸出功率同步控制器 LT3740 就是這些應用的理想選擇，該器件能把 2.2V 至 22V 的輸入電源轉換為低至 0.8V 的輸出，並提供 2A 至 20A 的負載電流。其應用包括分布式電源繫統、負載點調節和邏輯電源轉換。
上傳時間： 2013-12-30
上傳用戶：arnold
介紹了一種反對稱漸變波導微帶探針過渡結構，采用高頻仿真軟件HFSS仿真分析了這個波導微帶過渡結構在 W 頻段的特性，并對影響過渡性能的幾個因素進行了敏感性分析，得出了可供工程應用參考的設計曲線。在全波導帶寬內，實現了插入損耗小于0.088 dB，回波損耗大于27 dB。該結構具有寬頻帶、結構簡單和易加工等優點，可廣泛用于毫米波固態電路系統中。
上傳時間： 2013-11-13
上傳用戶：名爵少年
