第一部分 信號完整性知識基礎.................................................................................5第一章 高速數(shù)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(tǒng)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(zhì).................................................................................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(chǎn)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(shù)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(guī)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(nèi)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(zhì)和封裝影響.....................................................................955.4.3 電容并聯(lián)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(tǒng)時序.................................................................................................1006.1 普通時序系統(tǒng)...........................................................................................1006.1.1 時序參數(shù)的確定...............................................................................1016.1.2 時序約束條件...................................................................................1063.2 高速設計的問題.......................................................................................2093.3 SPECCTRAQuest SI Expert 的組件.......................................................2103.3.1 SPECCTRAQuest Model Integrity .................................................2103.3.2 SPECCTRAQuest Floorplanner/Editor .........................................2153.3.3 Constraint Manager .......................................................................2163.3.4 SigXplorer Expert Topology Development Environment .......2233.3.5 SigNoise 仿真子系統(tǒng)......................................................................2253.3.6 EMControl .........................................................................................2303.3.7 SPECCTRA Expert 自動布線器.......................................................2303.4 高速設計的大致流程...............................................................................2303.4.1 拓撲結構的探索...............................................................................2313.4.2 空間解決方案的探索.......................................................................2313.4.3 使用拓撲模板驅(qū)動設計...................................................................2313.4.4 時序驅(qū)動布局...................................................................................2323.4.5 以約束條件驅(qū)動設計.......................................................................2323.4.6 設計后分析.......................................................................................233第四章 SPECCTRAQUEST SIGNAL EXPLORER 的進階運用..........................................2344.1 SPECCTRAQuest Signal Explorer 的功能包括：................................2344.2 圖形化的拓撲結構探索...........................................................................2344.3 全面的信號完整性(Signal Integrity)分析.......................................2344.4 完全兼容 IBIS 模型...............................................................................2344.5 PCB 設計前和設計的拓撲結構提取.......................................................2354.6 仿真設置顧問...........................................................................................2354.7 改變設計的管理.......................................................................................2354.8 關鍵技術特點...........................................................................................2364.8.1 拓撲結構探索...................................................................................2364.8.2 SigWave 波形顯示器........................................................................2364.8.3 集成化的在線分析(Integration and In-process Analysis) .236第五章 部分特殊的運用...............................................................................2375.1 Script 指令的使用..................................................................................2375.2 差分信號的仿真.......................................................................................2435.3 眼圖模式的使用.......................................................................................249第四部分：HYPERLYNX 仿真工具使用指南............................................................251第一章 使用LINESIM 進行前仿真.......................................................................2511.1 用LineSim 進行仿真工作的基本方法...................................................2511.2 處理信號完整性原理圖的具體問題.......................................................2591.3 在LineSim 中如何對傳輸線進行設置...................................................2601.4 在LineSim 中模擬IC 元件.....................................................................2631.5 在LineSim 中進行串擾仿真...................................................................268第二章 使用BOARDSIM 進行后仿真......................................................................2732.1 用BOARDSIM 進行后仿真工作的基本方法...................................................2732.2 BoardSim 的進一步介紹..........................................................................2922.3 BoardSim 中的串擾仿真..........................................................................309
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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(jù)這個基本的關系對導線寬度進行適當?shù)目紤]。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(shù)，一般覆銅線在內(nèi)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(tǒng)中有各種不同的地線，如數(shù)字地、邏輯地、系統(tǒng)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(huán)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(shù)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(shù)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(huán)路只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。因為環(huán)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(guī)做法之一是在印刷板的各個關鍵部位配置適當?shù)耐伺弘娙荩伺弘娙莸囊话闩渲迷瓌t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(xiàn)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(zhì)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(nèi)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(shù)¡���? 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(jīng)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(tǒng)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(qū)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(qū)驅(qū)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(qū)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(fā)射與耦合¡?印印制板按頻率和電流開關特性分區(qū)，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(shù)字電路信號線，特別是時鐘¡?對¶A/D類類器件，數(shù)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(huán)路¡?任任何信號都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區(qū)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(huán)境效應原Ô要注意所應用的環(huán)境，例如在一個振動或者其他容易使板子變形的環(huán)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(guī)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(qū)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(guī)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(qū)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(jīng)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(fā)，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(guī)則£同一印制板上的器件應盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規(guī)模集³電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)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(qū)域（如設備的µ部），千萬不要將它放在發(fā)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(nèi)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(jīng)常使用的手段¡
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電路板布局………………………………………42.1 電源和地…………………………………………………………………….42.1.1 感抗……………………………………………………………………42.1.2 兩層板和四層板………………………………………………………42.1.3 單層板和二層板設計中的微處理器地……………………………….42.1.4 信號返回地……………………………………………………………52.1.5 模擬數(shù)字和高壓…………………………………………………….52.1.6 模擬電源引腳和模擬參考電壓……………………………………….52.1.7 四層板中電源平面因該怎么做和不應該怎么做…………………….52.2 兩層板中的電源分配……………………………………………………….62.2.1 單點和多點分配……………………………………………………….62.2.2 星型分配………………………………………………………………62.2.3 格柵化地……………………………………………………………….72.2.4 旁路和鐵氧體磁珠……………………………………………………92.2.5 使噪聲靠近磁珠……………………………………………………..102.3 電路板分區(qū)………………………………112.4 信號線……………………………………………………………………...122.4.1 容性和感性串擾……………………………………………………...122.4.2 天線因素和長度規(guī)則………………………………………………...122.4.3 串聯(lián)終端傳輸線…………………………………………………..132.4.4 輸入阻抗匹配………………………………………………………...132.5 電纜和接插件……………………………………………………………...132.5.1 差模和共模噪聲……………………………………………………...142.5.2 串擾模型……………………………………………………………..142.5.3 返回線路數(shù)目……………………………………..142.5.4 對板外信號I/O的建議………………………………………………142.5.5 隔離噪聲和靜電放電ESD ……………………………………….142.6 其他布局問題……………………………………………………………...142.6.1 汽車和用戶應用帶鍵盤和顯示器的前端面板印刷電路板………...152.6.2 易感性布局…………………………………………………………...15
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減小電磁干擾的印刷電路板設計原則 內(nèi) 容 摘要……1 1 背景…1 1.1 射頻源.1 1.2 表面貼裝芯片和通孔元器件.1 1.3 靜態(tài)引腳活動引腳和輸入.1 1.4 基本回路……..2 1.4.1 回路和偶極子的對稱性3 1.5 差模和共模…..3 2 電路板布局…4 2.1 電源和地…….4 2.1.1 感抗……4 2.1.2 兩層板和四層板4 2.1.3 單層板和二層板設計中的微處理器地.4 2.1.4 信號返回地……5 2.1.5 模擬數(shù)字和高壓…….5 2.1.6 模擬電源引腳和模擬參考電壓.5 2.1.7 四層板中電源平面因該怎么做和不應該怎么做…….5 2.2 兩層板中的電源分配.6 2.2.1 單點和多點分配.6 2.2.2 星型分配6 2.2.3 格柵化地.7 2.2.4 旁路和鐵氧體磁珠……9 2.2.5 使噪聲靠近磁珠……..10 2.3 電路板分區(qū)…11 2.4 信號線……...12 2.4.1 容性和感性串擾……...12 2.4.2 天線因素和長度規(guī)則...12 2.4.3 串聯(lián)終端傳輸線…..13 2.4.4 輸入阻抗匹配...13 2.5 電纜和接插件……...13 2.5.1 差模和共模噪聲……...14 2.5.2 串擾模型……..14 2.5.3 返回線路數(shù)目..14 2.5.4 對板外信號I/O的建議14 2.5.5 隔離噪聲和靜電放電ESD .14 2.6 其他布局問題……...14 2.6.1 汽車和用戶應用帶鍵盤和顯示器的前端面板印刷電路板...15 2.6.2 易感性布局…...15 3 屏蔽..16 3.1 工作原理…...16 3.2 屏蔽接地…...16 3.3 電纜和屏蔽旁路………………..16 4 總結…………………………………………17 5 參考文獻………………………17
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共模干擾和差模干擾是電子、 電氣產(chǎn)品上重要的干擾之一，它們 可以對周圍產(chǎn)品的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重 的影響。在對某些電子、電氣產(chǎn)品 進行電磁兼容性設計和測試的過程 中，由于對各種電磁干擾采取的抑 制措施不當而造成產(chǎn)品在進行電磁 兼容檢測時部分測試項目超標或通 不過EMC 測試，從而造成了大量人 力、財力的浪費。為了掌握電磁干 擾抑制技術的一些特點，正確理解 一些概念是十分必要的。共模干擾 和差模干擾的概念就是這樣一種重 要概念。正確理解和區(qū)分共模和差 模干擾對于電子、電氣產(chǎn)品在設計 過程中采取相應的抗干擾技術十分 重要，也有利于提高產(chǎn)品的電磁兼 容性。
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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(qū)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(tǒng)，保證多路輸出開關電源的正常工作，提高整個驅(qū)動供電電源的可靠性。
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對三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器這一新型拓撲的滑模控制進行了研究，使系統(tǒng)獲得良好的魯棒性。首先，對三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器進行了等效分析。然后，根據(jù)等效分析電路重點對其滑模控制進行了設計，并在控制律中采用了平滑函數(shù)來取代符號函數(shù)以削弱抖振。仿真結果表明，采用滑模控制后的三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器具有很好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，且輸出的并網(wǎng)電流諧波含量低，波形質(zhì)量好。
標簽： 滑模控制 三相 并網(wǎng)逆變器 降壓
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基于HHNEC 0.35um BCD工藝設計了一種應用于峰值電流模升壓轉換器的動態(tài)斜坡補償電路。該電路能夠跟隨輸入輸出信號變化，相應給出適當?shù)难a償量，從而避免了常規(guī)斜坡補償所帶來的系統(tǒng)帶載能力低及瞬態(tài)響應慢等問題。經(jīng)Cadence Spectre驗證，該電路能夠達到設計要求。
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這里僅討論電容及電感值的選取。種類的選取,則需要更多的工程實踐,更多的RF電路的經(jīng)驗,這里不再討論。從理論上講,隔直電容、旁路電容的容量應滿足。顯然,在任何角頻率下,這在工程上是作不到的。電容量究竟取多大是合理的呢？圖1-5(a),(b)給出了隔直電容(多數(shù)情況下,這個電容又稱為耦合電容)和旁路電容的使用簡化
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多路輸出開關電源交叉調(diào)整率
標簽： 多路輸出 交叉調(diào)整率 開關電源
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