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面向数据中心的超高速光模块板级信号完整性研究 被引量:2
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作者 钟光诚 雷从彪 +1 位作者 姜宇轩 谢亮 《光通信研究》 北大核心 2024年第5期83-91,共9页
【目的】人工智能的高速发展对数据中心算力提出了更高的要求。光模块作为数据中心光/电互连的核心器件,其设计也将迎来巨大挑战。随着光模块速率的不断提升,信号完整性问题成为制约光模块性能不可忽视的瓶颈。因此为了设计出满足数据... 【目的】人工智能的高速发展对数据中心算力提出了更高的要求。光模块作为数据中心光/电互连的核心器件,其设计也将迎来巨大挑战。随着光模块速率的不断提升,信号完整性问题成为制约光模块性能不可忽视的瓶颈。因此为了设计出满足数据中心光互连,特别是高性能计算场景速率要求的超高速光模块,需要对光模块内部高速链路进行优化设计。【方法】文章以一款双密度4通道小型可插拔(QSFP-DD)光模块设计方案为例,对光模块中影响信号完整性的因素进行了仿真优化。具体工作为,从理论角度分析了链路上引起信号完整性问题的部分,如过孔和球栅阵列(BGA)焊球,并讨论了优化这些性能的改进方法。特别是分析了针对50 GHz以上频段信号传输的优化方法,使高速链路能实现超高速4阶电平脉冲幅度调制(PAM4)信号低损耗传输。另外,还研究了整体高速通道的传输性能,并利用4端口矢量网络分析仪进行了测试。【结果】研究结果表明,该设计方案能够达到所需的传输带宽并且能有效削弱谐振。全通道仿真结果显示所有通道传输带宽内回波损耗低于-15 dB,插入损耗低于3 dB,可实现224 Gbit/s PAM4信号低损耗传输,同时测试结果与仿真结果基本相符,证明文章所提设计方案能满足数据中心高速光互连对光模块速率的需求。【结论】文章所提光模块信号完整性设计方法对今后超高速光模块设计具有重要的指导意义,同时也可以为其他各类高速电路设计提供参考。 展开更多
关键词 数据中心光互连 高速电路 信号完整性 双密度4通道小型可插拔光模块 电磁仿真
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基于ATE的高速DAC射频参数SFDR测试技术优化 被引量:1
2
作者 沈锺杰 张一圣 +1 位作者 孔锐 王建超 《现代电子技术》 北大核心 2024年第2期16-20,共5页
利用集成电路自动测试设备(ATE)测试高速DAC射频参数时,由于ATE测试板PCB走线较长、损耗较大以及机台提供的信号抖动比实装大等原因,导致ATE上高速DAC射频参数测试指标低于实装测试值。为此,文中介绍DAC电路的工作原理和测试方法;其次... 利用集成电路自动测试设备(ATE)测试高速DAC射频参数时,由于ATE测试板PCB走线较长、损耗较大以及机台提供的信号抖动比实装大等原因,导致ATE上高速DAC射频参数测试指标低于实装测试值。为此,文中介绍DAC电路的工作原理和测试方法;其次为解决上述问题,对测试码的生成以及PCB的布局等进行一系列改进,并将改进前后的测试值与典型值进行对比。结果表明,改进措施成效显著,大大优化了高速DAC射频参数的测试指标,使得SFDR等高频DAC动态类参数指标接近或达到实装测试值。 展开更多
关键词 集成电路 自动测试设备(ATE) 高速数模转换器 射频参数 SFDR参数 测试码 PCB测试板
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基于粒子群算法的车体钢轨回路电流和过电压的抑制 被引量:1
3
作者 刘建城 孙传铭 +3 位作者 张作钦 朱涛 肖嵩 高国强 《铁道机车车辆》 北大核心 2024年第6期24-32,共9页
高速动车组接地系统中的车体钢轨回路电流和车体过电压问题会引起车体电压升高,车体电磁环境恶化,车载弱电和通讯系统损坏等问题,严重影响动车组的安全运行。围绕车体钢轨回路电流及车体电位问题,建立高速列车动态运行等效模型,基于模... 高速动车组接地系统中的车体钢轨回路电流和车体过电压问题会引起车体电压升高,车体电磁环境恶化,车载弱电和通讯系统损坏等问题,严重影响动车组的安全运行。围绕车体钢轨回路电流及车体电位问题,建立高速列车动态运行等效模型,基于模型对比分析了实测和仿真结果,研究动车组过电分相区间时车体横向和纵向过电压的分布以及过电压在车体的传播规律,分析列车在吸上线区间运行时各接地轮轴上的电流幅值变化和分布规律,并基于实测和仿真结果,分析车体钢轨回路电流分布,最后综合考虑车体钢轨回路电流和车体过电压危害值,结合粒子群算法给出一种可参考的定常接地参数的最优解,使优化后各车体过电压幅值和各接地轴的电流幅值处在更均衡的范围内。 展开更多
关键词 高速动车组 车体钢轨回路电流 车体过电压 粒子群算法 综合优化
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高速电路设计中的信号完整性研究 被引量:24
4
作者 黄德勇 张扬 杨云志 《电讯技术》 北大核心 2004年第2期149-152,共4页
通过对高速电路特点的介绍,讨论了高速电路中影响信号完整性的因素。针对这些问题,提出了解决措施。最后介绍了Mentor公司的BoardStation在高速电路设计中的应用。
关键词 信号完整性 高速电路 IBIS模型 EDA软件 阻抗匹配
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高速数字电路PCB中串扰问题的研究与仿真 被引量:23
5
作者 杨华 陈少昌 朱凤波 《电光与控制》 北大核心 2012年第3期90-94,共5页
针对高速数字电路PCB中传输线间串扰的严重性,从精确分析PCB中串扰噪声的角度出发,在传统的双线耦合模型的基础上,采用了一种三线串扰耦合模型。该模型由两条攻击线和一条受害线组成,两条攻击线位于受害线的两侧,线间采取平行耦合的方... 针对高速数字电路PCB中传输线间串扰的严重性,从精确分析PCB中串扰噪声的角度出发,在传统的双线耦合模型的基础上,采用了一种三线串扰耦合模型。该模型由两条攻击线和一条受害线组成,两条攻击线位于受害线的两侧,线间采取平行耦合的方式。利用信号完整性仿真软件Hyperlynx对受害线上的近端串扰噪声和远端串扰噪声进行了仿真。仿真结果表明,不同的传输模式和传输线类型、信号层与地平面的距离、耦合长度、传输线间距和信号上升/下降沿等因素会对受害线上的近端串扰和远端串扰产生较大的影响。在分析仿真结果的基础上,总结出了高速PCB设计中抑制串扰的有效措施,对高速数字电路设计有一定的指导意义。 展开更多
关键词 高速数字电路 高速PCB 信号完整性 三线模型 串扰
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超高速开关磁阻电动机设计 被引量:12
6
作者 周强 刘闯 +1 位作者 朱学忠 刘迪吉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期87-92,共6页
开关磁阻电机结构简单坚固,转子上无永磁体和绕组,特别适合超高速运行。针对超高速电机的运行特点,对超高速开关磁阻电机的多物理场一体化设计方法进行探讨,研制了一台6/2结构超高速开关磁阻样机,样机最高转速为130000r/min,功率为1kW... 开关磁阻电机结构简单坚固,转子上无永磁体和绕组,特别适合超高速运行。针对超高速电机的运行特点,对超高速开关磁阻电机的多物理场一体化设计方法进行探讨,研制了一台6/2结构超高速开关磁阻样机,样机最高转速为130000r/min,功率为1kW。为提高样机的起动转矩,改进了样机的转子结构,并基于有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。采用自主开发的具有角度控制功能的开关磁阻电机专用集成电路SR3P10K07A作为控制系统的控制核心。最后对样机进行了实验,实验结果表明本文采用的设计方法、转子结构和专用芯片是可行和有效的。 展开更多
关键词 超高速电机 开关磁阻电动机 电机设计 转子结构 专用集成电路
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传输线上反射与串扰的仿真分析 被引量:12
7
作者 王娟 杨明武 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期197-200,共4页
信号完整性是现代高速电路设计中非常重要的问题,文章对高速电路信号完整性问题中的反射、串扰和电磁干扰等问题进行分析。使用Hyperlynx仿真软件对反射和串扰问题以及经过改善后的电路进行仿真,发现对电路进行端接以后,反射和串扰都有... 信号完整性是现代高速电路设计中非常重要的问题,文章对高速电路信号完整性问题中的反射、串扰和电磁干扰等问题进行分析。使用Hyperlynx仿真软件对反射和串扰问题以及经过改善后的电路进行仿真,发现对电路进行端接以后,反射和串扰都有显著的改善效果,而加大走线间距、增加驱动器上升沿等方法可以对串扰产生明显的抑制作用。 展开更多
关键词 信号完整性 反射 串扰 高速电路
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高速芯片温度检测技术研究与应用 被引量:5
8
作者 杨宝生 马修水 +1 位作者 李桂华 费业泰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2006年第2期60-62,共3页
芯片在工作时容易变热,为了保证芯片工作在一个稳定的状态,必须保证芯片温度的变化在可容许的范围以内。对高速芯片采取冷却技术,首先要精确检测工作时的温度变化。温度传感器集成电路是一种完全基于半导体硅的温度检测新技术,能够实现... 芯片在工作时容易变热,为了保证芯片工作在一个稳定的状态,必须保证芯片温度的变化在可容许的范围以内。对高速芯片采取冷却技术,首先要精确检测工作时的温度变化。温度传感器集成电路是一种完全基于半导体硅的温度检测新技术,能够实现扩展测温范围、进行远程温度监测。采用风扇自动控制技术与温度传感器集成电路,不仅可以节约成本,而且减少噪音污染,是高速芯片冷却技术的发展趋势。 展开更多
关键词 高速芯片 温度传感器 集成电路 温度检测 冷却风扇
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基于通用DSP的多模式视频编码器 被引量:3
9
作者 李波 葛宝珊 +1 位作者 李炜 姚春莲 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第12期1648-1656,共9页
采用通用高速DSP设计了一种先进而又适用面广的视频编码器 ,该编码器不仅可适应不同信道、可压缩多种不同大小的灰度 /彩色图像、环境适应能力强 ,而且灵活性高、可扩展性好 ,易于形成性能不同、压缩算法不同的系列化产品 .为了提高编... 采用通用高速DSP设计了一种先进而又适用面广的视频编码器 ,该编码器不仅可适应不同信道、可压缩多种不同大小的灰度 /彩色图像、环境适应能力强 ,而且灵活性高、可扩展性好 ,易于形成性能不同、压缩算法不同的系列化产品 .为了提高编码器整体性能 ,由FPGA完成压缩的一些预处理工作 .针对TMS32 0C6 0 0 0DSP的VLIW体系结构和存储资源限制以及MPEG压缩算法要求 ,从软件结构、数据传输和源代码多方面进行了优化 .给出了一套解决高速DSP与SDRAM互联时信号完整性和时序匹配问题的方法 . 展开更多
关键词 DSP 高速数字电路 信号完整性 MPEG 视频编码器
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2.5~40Gb/s光收发关键器件芯片技术 被引量:4
10
作者 朱恩 王志功 +16 位作者 冯军 黄颋 王欢 陈海涛 孟凡生 杨守军 吴春红 仇应华 沈桢 郁伟嘉 王雪艳 程树东 孙玲 费瑞霞 王峻峰 刘欢艳 陈明洁 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第F01期369-380,共12页
介绍了2.5~40Gb/s的光通信收发器处理芯片的研究情况,芯片功能包括复接器、激光驱动器、前置放大器与限幅放大器、时钟恢复和数据判决电路以及分接器。采用的工艺有0.18/0.25μmCMOS,0.15/0.2μmGaAsPHEMT和2μmGaAsHBT等,采用多项目... 介绍了2.5~40Gb/s的光通信收发器处理芯片的研究情况,芯片功能包括复接器、激光驱动器、前置放大器与限幅放大器、时钟恢复和数据判决电路以及分接器。采用的工艺有0.18/0.25μmCMOS,0.15/0.2μmGaAsPHEMT和2μmGaAsHBT等,采用多项目晶圆方式和国外先进的工艺生产线进行芯片制作。研究中采用了高速电路技术和微波集成电路技术,如采用SCFL电路、超动态D触发器电路、同步注入式VCO、分布放大器、共面波导和传输线技术等。在SDH155Mb/s~2.5Gb/s的收发器套片设计方面已实现产品化。还介绍了10Gb/s的收发器套片产品化问题,如封装问题等,讨论了40Gb/s以上速率芯片技术的发展趋势,包括高速器件建模和测试问题等。 展开更多
关键词 光纤通信 SDH 超高速集成电路 收发器 CMOS GaAs PHEMT HBT SCFL VCO
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高速数字系统的串扰问题分析 被引量:12
11
作者 吴昊 陈少昌 王杰玉 《现代电子技术》 2009年第1期170-173,共4页
在高速数字电路设计中,信号完整性问题越来越突出,已经成为高速电路设计工程师不可避免的问题。串扰问题是信号完整性问题中的重要内容。分析串扰产生的机理,讨论各种影响串扰的因素,建立了两线串扰模型并采用MentorGraphic公司的信号... 在高速数字电路设计中,信号完整性问题越来越突出,已经成为高速电路设计工程师不可避免的问题。串扰问题是信号完整性问题中的重要内容。分析串扰产生的机理,讨论各种影响串扰的因素,建立了两线串扰模型并采用MentorGraphic公司的信号完整性分析软件Hyperlynx进行了仿真实验。仿真结果表明:耦合长度、线距、信号的上升时间以及介质层对两线之间的串扰都有直接影响,在仿真研究的基础上针对以上因素的影响提出减小串扰的有效措施。 展开更多
关键词 高速数字电路 信号完整性 串扰 HYPERLYNX
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HDB_3编译码器的优化设计与实现 被引量:6
12
作者 张巧文 朱仲杰 +1 位作者 梁丰 戴迎珺 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期25-28,76,共5页
针对现有HDB3(三阶高密度双极性)编码器中存在编码复杂、输出延时长等缺陷,提出了一种基于分组编码、统一极性判断和位置极性判断的HDB3编码器快速设计方法,并相应提出了基于极性判别的快速译码设计方法,避免了译码过程中的取代节检测.... 针对现有HDB3(三阶高密度双极性)编码器中存在编码复杂、输出延时长等缺陷,提出了一种基于分组编码、统一极性判断和位置极性判断的HDB3编码器快速设计方法,并相应提出了基于极性判别的快速译码设计方法,避免了译码过程中的取代节检测.在QuartusⅡ5.1下的仿真结果表明,提出的编译码方法具有消耗资源少、工作速度快的优点,与现有方法相比,编码和译码占用的逻辑单元数分别减少25%和40%,扇出数分别减少29.4%和50.9%.经实际测试,编译码器功能正确,可用于实际电路中. 展开更多
关键词 HDB3码 VHDL 编译码器 极性判别
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信号上升或下降时间对高速电路信号完整性影响的研究 被引量:18
13
作者 周路 贾宝富 《现代电子技术》 2011年第6期69-73,77,共6页
为了研究信号上升或下降时间对信号完整性的影响,从理论上分析论证了信号上升或下降时间是造成反射,串扰,同步开关噪声及电磁干扰等信号完整性问题的根本原因。利用Cadence公司的SigXplorer仿真软件建立相应的拓扑电路,通过对IBIS模型... 为了研究信号上升或下降时间对信号完整性的影响,从理论上分析论证了信号上升或下降时间是造成反射,串扰,同步开关噪声及电磁干扰等信号完整性问题的根本原因。利用Cadence公司的SigXplorer仿真软件建立相应的拓扑电路,通过对IBIS模型信号上升时间参数进行修改,分别在不同信号上升时间和信号频率下进行仿真。通过对仿真结果的对比分析,验证了理论分析的正确性。提出了信号上升或下降时间是造成信号完整性问题的根本原因的观点,纠正了从信号频率上分析信号完整性问题的误区。 展开更多
关键词 高速电路 信号完整性 信号上升时间 IBIS SigXplorer
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现场可编程门阵列在逆变器控制系统中的应用 被引量:3
14
作者 胡兵 陶生桂 毛明平 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期97-100,共4页
介绍了现场可编程门阵列 (FPGA)器件的内部结构特点及其在三点式逆变器控制电路上的应用 ,给出了该设计的仿真波形 。
关键词 现场可编程门列阵 甚高频 集成电路 硬件描述语言 逆变器 控制电路 PWM调制 调速性能
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电流返回路径分解的信号完整性分析方法 被引量:3
15
作者 周子琛 申振宁 王伟 《电讯技术》 北大核心 2012年第3期388-394,共7页
提出了一种适用于高速互连电路的信号完整性快速仿真方法。根据电流返回路径不同,该方法将有过孔的三维互连结构分解为电源平面对阻抗模型和微带线模型,先单独分析两种模型特性,再级联以求解整个互连结构特性。与全波仿真方法相比,本方... 提出了一种适用于高速互连电路的信号完整性快速仿真方法。根据电流返回路径不同,该方法将有过孔的三维互连结构分解为电源平面对阻抗模型和微带线模型,先单独分析两种模型特性,再级联以求解整个互连结构特性。与全波仿真方法相比,本方法在保证准确度的前提下可将仿真时间从95 min降低至1 min以内。分析了电路板参数、去耦电容和短路孔对信号完整性的影响,结果表明插入损耗由电源平面结构在过孔位置处的自阻抗决定。在工程设计中,可采用减小电源平面对结构厚度、添加去耦电容和选择适当的过孔位置等方法提高信号完整性。 展开更多
关键词 电磁兼容 高速电路 信号完整性 过孔
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基于IBIS模型的高速数字I/O缓冲器的瞬态行为建模 被引量:5
16
作者 蔡兴建 毛军发 +1 位作者 陈建华 李征帆 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期5-9,共5页
引入了一种基于最新版本的 IBIS模型给出的信息构造高速数字 I/O缓冲器的瞬态行为模型的方法 .阐述了从 IBIS建模数据中得到这种瞬时状态转换行为模型的推导过程 ,同时获得了建模所需要的充分条件 .与相应的晶体管级模型相比 ,该方法在... 引入了一种基于最新版本的 IBIS模型给出的信息构造高速数字 I/O缓冲器的瞬态行为模型的方法 .阐述了从 IBIS建模数据中得到这种瞬时状态转换行为模型的推导过程 ,同时获得了建模所需要的充分条件 .与相应的晶体管级模型相比 ,该方法在获得了更高仿真精度的同时 ,提高了具有大量同步开关器件芯片互连的仿真速度 .最后 ,为了验证模型的有效性 ,给出了该模型和晶体管级模型 (SPICE模型 ) 展开更多
关键词 数字集成电路 IBIS模型 高速数字I/O缓冲器 瞬态行为模型 同步开关器件芯片互连
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基于VHDL语言的参数化设计方法 被引量:9
17
作者 孙延腾 吴艳霞 顾国昌 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第31期68-71,共4页
随着FPGA制造工艺的不断进步,越来越多的应用可以在FPGA中实现。虽然用于FPGA设计的VHDL语言具有很好的可移植性,但是FPGA芯片的可用资源不尽相同,因此对设计的规模进行参数化才能实现设计的可移植及充分利用FPGA的资源。此外,同一算法... 随着FPGA制造工艺的不断进步,越来越多的应用可以在FPGA中实现。虽然用于FPGA设计的VHDL语言具有很好的可移植性,但是FPGA芯片的可用资源不尽相同,因此对设计的规模进行参数化才能实现设计的可移植及充分利用FPGA的资源。此外,同一算法在不同的应用领域中,也会需要对其规模进行改变。设计的参数化是指只需要对参数进行设定就可以自动生成相应规模设计的技术。首先提出了一种基于综合工具的VHDL参数化设计方法,其次以多路奇偶校验生成器为例,详细说明了参数化的基本过程,最后在HMMer的FPGA实现中应用所提出的方法,从而实现对运算单元数量的控制。所提出的参数化方法具有操作简单、代码变动小、无需要第三方代码支持等优点。实验表明,该方法是VHDL设计中成本小、效果好的参数化设计方案。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列 VHDL 可移植性 参数化设计 HMMer
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基于可编程逻辑器件的LED显示屏控制系统设计 被引量:18
18
作者 张建军 陈钟荣 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期398-402,共5页
针对利用单片机设计LED显示屏控制系统中所存在的问题,提出了基于可编程逻辑器件设计和实现的大屏幕LED显示系统,并用串并结合的方案取代以往控制器和显示屏之间串行的数据传输方式。此外,增加光频转换器TSL235,根据环境变化实时调整显... 针对利用单片机设计LED显示屏控制系统中所存在的问题,提出了基于可编程逻辑器件设计和实现的大屏幕LED显示系统,并用串并结合的方案取代以往控制器和显示屏之间串行的数据传输方式。此外,增加光频转换器TSL235,根据环境变化实时调整显示亮度。该系统具有刷新速度快、亮度高、灵活配置、功耗低等特点,外接16 MHz时钟,显示屏能够清晰地显示汉字。 展开更多
关键词 LED显示屏 可编程逻辑器件 高速集成电路硬件描述语言 光频转换器
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VHDL数字系统设计实验教学研究 被引量:6
19
作者 廖荣 李蓓 +1 位作者 张振杰 李宇威 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2017年第12期227-229,289,共4页
VHDL数字系统设计实验课程已建成立体化教学资源,自主开发了EDA实验平台,建成含课堂视频、实验指导视频、电子教案、网上信息发布、师生互动等的课程网站;还精心设计了实验内容,安排了由浅入深的基本模块电路设计、简单综合设计、接近... VHDL数字系统设计实验课程已建成立体化教学资源,自主开发了EDA实验平台,建成含课堂视频、实验指导视频、电子教案、网上信息发布、师生互动等的课程网站;还精心设计了实验内容,安排了由浅入深的基本模块电路设计、简单综合设计、接近工程实际的复杂设计3个层次实验;改革实验教学方法,提供全方位的实验教学指导;加强学生实验过程管理,开发并使用了现场电脑打分系统;完善有效的实验考核方案。结果表明:该一系列措施在实验教学体系建设方面取得了较好成绩,使实践课达到了教学直观和知识系统化的目的,学生普遍反映受益匪浅。 展开更多
关键词 超高速集成电路硬件描述语言 数字系统设计 现场可编程门阵列 实验教学 系统化
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FPGA与DDR2 SDRAM互联的信号完整性分析 被引量:6
20
作者 吴长瑞 岑凡 蔡惠智 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第29期158-160,共3页
论述了Virtex-5和DDR2 SDRAM在互联中的信号完整性问题,利用前仿和后仿的措施分析和验证了它们在不同互联拓扑结构下的信号完整性。通过原型机的测试,验证了该理论在高速电路设计中的应用有效性。
关键词 信号完整性 输入输出缓冲器信息规范模型 高速印制电路板设计 HyperLynx仿真
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