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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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ESD保护电路在HDMI板级信号完整性中的影响分析及其布局优化研究 被引量:2
2
作者 王淼 李嘉豪 +1 位作者 汤浩 郭亚 《现代电子技术》 北大核心 2024年第8期68-74,共7页
为了解决HDMI接入ESD保护电路后信号完整性受破坏等问题,从器件的空间布局对HDMI信号完整性影响进行研究分析,同时考虑了瞬态电压抑制(TVS)高频寄生参数的影响,搭建了ESD放电模型和TVS高频等效电路模型,并对其可靠性进行了验证。从差分... 为了解决HDMI接入ESD保护电路后信号完整性受破坏等问题,从器件的空间布局对HDMI信号完整性影响进行研究分析,同时考虑了瞬态电压抑制(TVS)高频寄生参数的影响,搭建了ESD放电模型和TVS高频等效电路模型,并对其可靠性进行了验证。从差分器件接入信号线旋转角度和彼此间错开距离研究其对信号完整性的影响,设计了25套不同夹角和4套不同错开距离的板级模型,在不同特性的传输频率下进行S参数仿真,并从中选取出垂直型、水平型、错开型三种具有代表性的空间布局模型,利用有限元仿真得到差分信号线的S参数和眼图。仿真结果表明,垂直型排布相比于其他两种典型空间布局,回波损耗平均降低了248.1%,插入损耗平均降低了20.6%,眼图的眼宽和眼高在三种空间布局中最大。研究成果为PCB静电放电保护电路分析与设计提供了布局优化指导。 展开更多
关键词 静电放电(ESD) HDMI 信号完整性 空间布局优化 瞬态电压抑制(TVS) S参数 有限元仿真
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基于HFSS的高速互连BGA焊点信号完整性仿真分析 被引量:12
3
作者 黄春跃 郭广阔 +4 位作者 梁颖 李天明 吴松 熊国际 唐文亮 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2985-2990,共6页
基于HFSS软件建立了球栅阵列(Ball Grid Array:BGA)焊点模型,获取了焊点表面电场强度分布和回波损耗,分析了信号频率对电场强度分布的影响以及信号频率、焊点最大径向尺寸、焊盘直径和焊点高度对焊点回波损耗的影响;对9种不同参数水平... 基于HFSS软件建立了球栅阵列(Ball Grid Array:BGA)焊点模型,获取了焊点表面电场强度分布和回波损耗,分析了信号频率对电场强度分布的影响以及信号频率、焊点最大径向尺寸、焊盘直径和焊点高度对焊点回波损耗的影响;对9种不同参数水平组合的BGA焊点回波损耗进行了极差分析。结果表明:焊点内电场强度随频率增加而减小;回波损耗随信号频率升高和焊点最大径向尺寸增大而增大、随焊盘直径增大和焊点高度增高而减少;对信号完整性影响由大到小依次为:焊点高度、焊盘直径、频率和焊点最大径向尺寸。 展开更多
关键词 BGA焊点 信号完整性 焊盘 回波损耗 正交试验
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嵌入式3G无线视频监控系统硬件设计与信号完整性仿真 被引量:12
4
作者 黄帅 许雪梅 +1 位作者 徐蔚钦 周文 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2010年第9期2535-2537,2540,共4页
提出了一种基于DaVinci平台的嵌入式3G无线视频监控系统的解决方案。该方案充分利用WCDMA网络的高带宽,可进行两路视频的同步监控。对系统的硬件设计进行了深入的探讨,设计了各个功能模块。应用Hyperlynx软件与IBIS模型对硬件PCB设计进... 提出了一种基于DaVinci平台的嵌入式3G无线视频监控系统的解决方案。该方案充分利用WCDMA网络的高带宽,可进行两路视频的同步监控。对系统的硬件设计进行了深入的探讨,设计了各个功能模块。应用Hyperlynx软件与IBIS模型对硬件PCB设计进行了仿真分析,有效地解决了系统DDR2接口电路中出现的反射、串扰等信号完整性(SI)方面的问题,充分保证了高速PCB设计的质量和速度。相比传统的有线视频监控,该方案更加灵活,使用范围更加广泛。 展开更多
关键词 DAVINCI 无线视频监控 PCB设计 DDR2 信号完整性
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高频信号动态测试中的信号完整性分析 被引量:33
5
作者 谢锐 裴东兴 姚琴琴 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期773-779,共7页
结合高频信号测试仪使用环境的特点及要求,分析了影响高速数据采集电路信号完整性的主要因素,针对高频信号的反射和串扰,分别从多层PCB板的层叠设计,差分信号传输线蛇形布线,添加阻抗匹配网络几方面进行了信号完整性设计。建立差分信号... 结合高频信号测试仪使用环境的特点及要求,分析了影响高速数据采集电路信号完整性的主要因素,针对高频信号的反射和串扰,分别从多层PCB板的层叠设计,差分信号传输线蛇形布线,添加阻抗匹配网络几方面进行了信号完整性设计。建立差分信号传输线拓扑网络的模型并通过仿真确定了阻抗匹配网络的结构和参数,减小了由于传输线阻抗失配引起的信号反射与串扰;对电源完整性进行分析,通过内电层分割和滤波电容网络减小了电路中的地弹现象,从而降低了测试仪的系统噪声。最后通过模拟环境下的实验验证了高速数据采集电路的信号完整性分析,实验结果表明通过信号完整性设计提高了测试仪的抗干扰能力,所采集的数据可靠有效。 展开更多
关键词 高频信号测试 信号完整性 阻抗匹配 电源完整性
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高速电路设计中的信号完整性研究 被引量:24
6
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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信号完整性设计中的抖动与振铃消除技术 被引量:7
7
作者 佟星元 朱樟明 +1 位作者 杨银堂 孔亮 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期136-141,共6页
针对高速信号传输中码间干扰引起的抖动问题,提出了一种新型电流模式预加重电路,与传统结构相比,该新型电路不仅降低了电路复杂度,而且通过双边沿预加重提高了工作速度.针对低压差分信号传输的振铃问题,在考虑芯片压焊线模型以及负载的... 针对高速信号传输中码间干扰引起的抖动问题,提出了一种新型电流模式预加重电路,与传统结构相比,该新型电路不仅降低了电路复杂度,而且通过双边沿预加重提高了工作速度.针对低压差分信号传输的振铃问题,在考虑芯片压焊线模型以及负载的情况下,提出了一种基于阻抗匹配方法的振铃消除技术,有效缓解了输出振铃现象.通过对仿真和测试眼图进行讨论,验证了新方法的实用性. 展开更多
关键词 信号完整性 抖动 预加重电路 振铃 阻抗匹配
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高速背板互连的信号完整性仿真方法 被引量:11
8
作者 孔繁 盛卫星 +1 位作者 马晓峰 韩玉兵 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期2082-2088,共7页
提出了一种高速背板互连的信号完整性仿真方法。高速接插件的厂商只提供参数模型,借助矢量拟合方法可以推导出电路模型,再使用部分元等效电路法仿真走线得到等效电路模型。推导出联合仿真的方法,实现了高速背板互连的信号完整性仿真。... 提出了一种高速背板互连的信号完整性仿真方法。高速接插件的厂商只提供参数模型,借助矢量拟合方法可以推导出电路模型,再使用部分元等效电路法仿真走线得到等效电路模型。推导出联合仿真的方法,实现了高速背板互连的信号完整性仿真。通过等效电路的仿真结果和厂商提供的原始参数进行的比较,以及部分元等效电路法与商用软件仿真结果的比较验证了等效电路的正确性。最后对完整的板间互连通道进行了仿真,并将最终的仿真结果与商用软件的仿真结果进行了比较,证明了所提方法的正确性,给出了整个通道眼图仿真分析结果。 展开更多
关键词 信号完整性 背板互连 部分元等效电路 矢量拟合
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高速视频处理系统的信号完整性分析 被引量:12
9
作者 邓集杰 刘铁根 +1 位作者 褚备 张忠传 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第6期34-41,共8页
高速视频处理系统信号完整性问题主要存在于反射、串扰和延时等三个方面。通过传输线模型分析确定了系统电路板的阻抗特性,根据传输线的特性阻抗与负载阻抗相匹配的原则,提出了采用端接匹配电阻来减少高速总线反射与串扰的方法。在端接... 高速视频处理系统信号完整性问题主要存在于反射、串扰和延时等三个方面。通过传输线模型分析确定了系统电路板的阻抗特性,根据传输线的特性阻抗与负载阻抗相匹配的原则,提出了采用端接匹配电阻来减少高速总线反射与串扰的方法。在端接电阻前后分别对高速总线部分的信号波形的反射和串扰进行了仿真,而且利用IBIS模型进行了系统的延时分析,结果表明端接电阻的设计方案不仅能够有效减少信号反射和串扰带来的影响,还能够满足系统的时序要求。根据系统信号完整性的仿真结果设计了相应的布线规则,并确定了系统电路板的最终设计方案。布线后仿真和电路板实测结果均可以满足各项信号完整性的要求。 展开更多
关键词 信号完整性 信号仿真 视频处理系统 IBIS模型
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高速数字系统中信号完整性和传输延时分析 被引量:7
10
作者 葛宝珊 李波 +1 位作者 姚春连 刘德良 《计算机工程与设计》 CSCD 2003年第2期8-10,43,共4页
在高速数字系统设计中,信号完整性(SI)问题以及互连延迟引起的时序问题至关重要。详细分析推导了高速数字系统中各信号的信号完整性和传输延时约束关系,通过一个实例,给出了如何应用约束条件的具体方法。
关键词 高速数字系统 信号完整性 时序分析 传输延时
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高速PCB板的信号完整性研究 被引量:10
11
作者 李超 陈少昌 刘任洋 《电光与控制》 北大核心 2013年第4期92-96,共5页
为了优化高速PCB制板,保证信号的完整性,从延迟、反射、串扰3个方面入手:针对延迟问题分析了数据接收与发送的时序模型并探究了延迟使系统时序产生紊乱的原理,推导得出能够保持系统不发生错误的信号建立时间与信号保持时间阈值;分析了... 为了优化高速PCB制板,保证信号的完整性,从延迟、反射、串扰3个方面入手:针对延迟问题分析了数据接收与发送的时序模型并探究了延迟使系统时序产生紊乱的原理,推导得出能够保持系统不发生错误的信号建立时间与信号保持时间阈值;分析了引起反射的原理与抑制反射采取的措施,着重针对45°斜切角展开分析,提出了斜切比率,并且针对4个不同比率值进行了仿真观察;最后分析了产生串扰的互感互容原理,给出了减弱串扰的优化方法。采用HyperLynx与HFSS软件对上述方法进行了仿真,验证了建立时间与信号保持时间阈值的准确性,得出斜切比率为0.29适合作为参考值的结论。 展开更多
关键词 信号完整性 串扰 反射 时序
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基于BDS和RFID的现代有轨电车定位信号完整性研究 被引量:8
12
作者 王迪 陈光武 杨厅 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期71-76,共6页
现代有轨电车作为一种城市交通工具,其行驶中卫星信号会受到折射、反射、多路径效应等因素的影响,造成卫星定位精度差、信号失锁等问题。为此本文提出一种基于BDS和RFID的提高定位信号完整性的方法。将北斗卫星UTC引入RFID的TOA算法中,... 现代有轨电车作为一种城市交通工具,其行驶中卫星信号会受到折射、反射、多路径效应等因素的影响,造成卫星定位精度差、信号失锁等问题。为此本文提出一种基于BDS和RFID的提高定位信号完整性的方法。将北斗卫星UTC引入RFID的TOA算法中,得出基于RFID的定位方程,同时在北斗卫星最佳位置的判决门限中引入水平精度因子HDOP,得出伪距测量方程,最后通过结合最小二乘法与小波滤波得出位置坐标。经测试该方法有效降低了卫星信号的多路径效应,弥补了单一北斗卫星定位的不足,定位精度提高了50%。最后分析有效数据传输及误码率,证明该方法能满足车-地通信的要求,定位信号的完整性提高了71.2%。 展开更多
关键词 城市交通 信号完整性 BDS/RFID 现代有轨电车 多路径
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高速PCB的信号完整性分析及应用 被引量:9
13
作者 冼志妙 朱雪花 袭著科 《桂林工学院学报》 CAS 北大核心 2006年第2期286-290,共5页
在高速系统设计中,PCB板的走线常呈现传输线效应,因而对系统产生显著的影响.分析了影响信号完整性的定时、反射、振铃、串扰、地反弹等多种因素.介绍了一种应用SQ/Sigxp进行建模仿真的方法,利用SQ对高速系统的信号完整性分析和波形仿真... 在高速系统设计中,PCB板的走线常呈现传输线效应,因而对系统产生显著的影响.分析了影响信号完整性的定时、反射、振铃、串扰、地反弹等多种因素.介绍了一种应用SQ/Sigxp进行建模仿真的方法,利用SQ对高速系统的信号完整性分析和波形仿真,很好地解决了传输线效应的问题.最后结合一个实例,阐述了实现信号完整性的具体方法. 展开更多
关键词 信号完整性 建模 PCI控制器 仿真
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信号完整性分析中时域宏模型结合电路仿真的方法研究 被引量:4
14
作者 翟小社 王建华 +1 位作者 宋政湘 耿英三 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期631-635,共5页
针对电路板互连结构的信号完整性问题,为了提高仿真效率,采用了时域宏模型与电路仿真相结合的混合方法.该方法在全波电磁场(FDTD)仿真的基础上计算了互连结构的端口散射参数(S参数),在将全波仿真结果嵌入电路仿真环境时,以矢量匹配法(V... 针对电路板互连结构的信号完整性问题,为了提高仿真效率,采用了时域宏模型与电路仿真相结合的混合方法.该方法在全波电磁场(FDTD)仿真的基础上计算了互连结构的端口散射参数(S参数),在将全波仿真结果嵌入电路仿真环境时,以矢量匹配法(VFM)结合有理函数逼近构造网络函数的宏模型,进而导出模型的等效电路.由于VFM很好地解决了随着逼近阶数的增加而出现的矩阵病态问题,同时利用同一组极点及迭代过程完成所有端口间参数的有理函数逼近,因而方便了复杂结构的分割处理与分别建模.实例分析表明,分割处理的建模时间约为整体建模的50%,同时,实例的仿真和S参数的测试对比检验了该混合方法的正确性. 展开更多
关键词 信号完整性 有理函数逼近 矢量匹配法 宏模型
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基于DDR3系统互联的信号完整性设计 被引量:16
15
作者 张超 余综 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2013年第2期616-622,共7页
针对DDR3系统互联中信号完整性和时序等问题,以某自研的自主可控计算设备为背景,详细描述了龙芯3A处理器和四片DDR3内存颗粒芯片互联的仿真分析和优化设计方案。分析了IBIS模型的结构和数据信息,介绍了一种快速验证IBIS模型准确性的方... 针对DDR3系统互联中信号完整性和时序等问题,以某自研的自主可控计算设备为背景,详细描述了龙芯3A处理器和四片DDR3内存颗粒芯片互联的仿真分析和优化设计方案。分析了IBIS模型的结构和数据信息,介绍了一种快速验证IBIS模型准确性的方案。仿真分析了一种DDR3差分时钟电路共模噪声的控制方法。利用前仿真和后仿真,分析验证了多片DDR3内存颗粒芯片在Fly-By拓扑结构下的时序和信号质量。仿真结果达到了预期目标。 展开更多
关键词 DDR3 信号完整性 IBIS模型 差分信号 Fly-By拓扑 HyperLynx仿真
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差分对信号完整性分析 被引量:14
16
作者 蔡国发 章杰 +1 位作者 林培杰 程树英 《电子测量技术》 2012年第1期38-41,共4页
在高速数字电路设计中,差分对传输线可以有效地提高信号质量。应用Cadence软件与IBIS模型对三星S3C6410硬件印制电路板(PCB)中的移动DDR SDRAM进行了差分时钟信号完整性(SI)及"眼图"仿真设计。以布线前仿真为指导寻找较优的... 在高速数字电路设计中,差分对传输线可以有效地提高信号质量。应用Cadence软件与IBIS模型对三星S3C6410硬件印制电路板(PCB)中的移动DDR SDRAM进行了差分时钟信号完整性(SI)及"眼图"仿真设计。以布线前仿真为指导寻找较优的阻抗控制布线策略,用布线后仿真来验证实际布线的信号质量。仿真结果表明:合适的阻抗控制有利于差分对信号质量的改善。该设计方法对差分对及SI设计具有借鉴意义。 展开更多
关键词 差分对 信号完整性 眼图
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电连接器信号完整性分析方法研究 被引量:3
17
作者 黄波 李迅波 +2 位作者 曾志 汤茂林 于文杰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第5期95-99,103,共6页
为了提高电连接器在承载信号传递及高速互连方面的质量及可靠性,以高速背板连接器作为研究对象,建立了该电连接器的结构模型,通过仿真分析了影响其信号完整性的重要参数,进行结构优化后实现了参数的调整,使得时域反射阻抗提高了22Ω,回... 为了提高电连接器在承载信号传递及高速互连方面的质量及可靠性,以高速背板连接器作为研究对象,建立了该电连接器的结构模型,通过仿真分析了影响其信号完整性的重要参数,进行结构优化后实现了参数的调整,使得时域反射阻抗提高了22Ω,回波损耗降低了6.54 d B,说明了经优化后的参数能够满足性能指标要求。再结合参数测试分析,对仿真结果和测试结果进行了比较,结果表明:仅回波损耗的测试结果存在一定偏差,其余参数的仿真结果与测试结果相吻合,同时也验证了信号完整性分析方法合理有效。所得结论可是电连接器设计、测试以及可靠性评估的参考依据。 展开更多
关键词 电连接器 信号完整性 差分对 阻抗 损耗 串扰
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基于Cadence_Allegro的高速PCB设计信号完整性分析与仿真 被引量:16
18
作者 覃婕 阎波 林水生 《现代电子技术》 2011年第10期169-171,178,共4页
信号完整性问题已成为当今高速PCB设计的一大挑战,传统的设计方法无法实现较高的一次设计成功率,急需基于EDA软件进行SI仿真辅助设计的方法以解决此问题。在此主要研究了常见反射、串扰、时序等信号完整性问题的基础理论及解决方法,并基... 信号完整性问题已成为当今高速PCB设计的一大挑战,传统的设计方法无法实现较高的一次设计成功率,急需基于EDA软件进行SI仿真辅助设计的方法以解决此问题。在此主要研究了常见反射、串扰、时序等信号完整性问题的基础理论及解决方法,并基于IBIS模型,采用Cadence_Allegro软件的Specctraquest和Sigxp组件工具对设计的高速14位ADC/DAC应用系统实例进行了SI仿真与分析,验证了常见SI问题解决方法的正确性。 展开更多
关键词 高速PCB设计 信号完整性 反射 串扰 时序 SI分析及仿真
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FPGA与DDR2 SDRAM互联的信号完整性分析 被引量:6
19
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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高速DAC与FPGA接口信号完整性的仿真分析 被引量:11
20
作者 窦垭锡 陈星 高群福 《电子测量技术》 2012年第8期120-124,共5页
在高速系统设计中,随着数字电路工作频率的提高,信号完整性问题变得无处不在,对电路稳定性影响很大。针对高速电路发展带来的信号完整性问题,借助Hyperlynx软件和IBIS模型对基于FPGA的400MHz高速DAC系统进行了信号完整性方面的仿真和分... 在高速系统设计中,随着数字电路工作频率的提高,信号完整性问题变得无处不在,对电路稳定性影响很大。针对高速电路发展带来的信号完整性问题,借助Hyperlynx软件和IBIS模型对基于FPGA的400MHz高速DAC系统进行了信号完整性方面的仿真和分析,并且针对信号的反射和串扰问题进行了详细论述。研究结果表明,采取合适的方法可以有效的减小信号的反射和串扰,并且仿真的结果能给实际电路设计实现提供有价值的指导。 展开更多
关键词 高速信号仿真 信号完整性 HYPERLYNX IBIS模型 反射 串扰
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