考虑时延偏差的数字电路时延测试综述

先进集成电路工艺下,时延测试是数字电路测试的一项重要内容。各种时延偏差来源如小时延缺陷、工艺偏差、 串扰、电源噪声、老化效应等,影响着电路的额定时钟频率,是时延测试中需要考虑的因素。文章在介绍电路时延偏差 问题的各种来源的基础上,给出了针对不同的时延偏差问题所涉及的分析、建模、测试生成与电路设计等关键技术。进 一步介绍了中国科学院计算技术研究所近年来在考虑时延偏差的数字电路时延测试方面所做的研究工作,包括：考虑串 扰/电源噪声的时延测试、基于统计定时分析的测试通路选择、片上时延测量、超速测试、测试优化、在线时序检测等方 面。文章最后对数字电路时延测试技术的发展趋势进行了总结。     

Power Supply Noise in SoCs: Metrics, Management, and Measurement

Power integrity is emerging as a major challenge in deep-submicron SoC designs. The lack of predictability is complicating timing closure, physical design, production test, and speed grading of SoCs. This article describes and validates two metrics that quantify the impact of power supply noise. The IC industry is moving quickly to adopt new deep-submicron (DSM) technologies that offer unprecedented integration levels and cost benefits. These advanced technologies pose unexpected challenges to the semiconductor industry. The DSM problems have led the development of SOC design methodologies to deal with the problem of complexity and productivity. To reduce power dissipation, manufacturers have scaled down supply voltage in each successive technology. Designers analyzed power supply noise with static voltage drop (SVD) analysis, which might not reflect the true nature of power supply fluctuations. Dynamic voltage drop (DVD) analysis is emerging as a replacement of SVD analysis for capturing the impact of power supply noise on the timing behavior of logic and memory cells.     

接触网电气闪络与故障检测数据库案例的研究

接触网电气闪络现象发生在供电输出端,电力机车与受电弓脱离或剐蹭,造成铁道沿线设备跳闸和线路运营中断。通过接触网暂态电流过程分析,采集故障瞬态点通道数据,仿真模型针对接触网运行中如雷击、风雨、电压闪变和噪声干扰滤波具有预防作用。在综合分析接触网供电故障特点的基础上,建立数据库实时检测查询系统和案例分析库,通过参数对比与归类,能够迅速准确地分辨故障前后发生的问题,最大程度减小电气故障对接触网的影响,保证供电系统安全可靠地运行。     

传导发射内涵与仿真案例分析

从传导发射基本概念出发，介绍仿真方法在产品开发各阶段的作用，详细描述电源线内差模噪声和共模噪声的产生机理和抑制方法，剖析线路阻抗稳定网络(line impedance stabilization network, LISN)在传导发射测试与仿真中的特征和用途。通过简要介绍Boost开关电源、电机控制器和电动助力转向（electric power steering, EPS)系统控制器传导发射等3个案例，深度研究滤波网络对传导发射特性的影响，剖析H桥驱动电路传导发射噪声仿真值、测试值与平均限值之间的误差及其产生原因。该传导发射噪声基本理论和相关案例分析可为产品相关特性分析提供思路。     

开关电源变换器传导电磁干扰噪声源内阻抗优化提取方法

针对开关电源变换器(Switch mode power supply,SMPS)传导电磁干扰噪声源内阻抗提取问题,本文基于传统电压插入损耗法提出了一种功率插入损耗噪声源内阻抗提取方法。根据测试系统在被测噪声源加载前后功率损耗原理,通过校准测试系统自身的功率插入损耗,得到被测设备噪声源内阻抗。本文方法无需预估被测设备噪声源内阻抗,测试方法简便。理论研究与实验结果表明,本文方法进行快速、有效的提取被测设备噪声源内阻抗,从而为EMI滤波器设计提供理论依据。     

A CAD approach for suppression of power supply noise and performance analysis of some multi-core processors in pre-layout stage

In modern system-on-chip, the number of transistors has grown exponentially. This requires an efficient electrical power distribution network for proper functioning of the chip. Voltages at different nodes with respect to the desired level may vary which correspond to generation of supply noise. This paper deals with the estimation and allocation of decoupling capacitance for reduction of supply noise at the pre-layout level. Usually, decoupling capacitors are placed near the noisy functional modules, which acts as local charge storing devices and effectively reduce the transients. In this work, analysis of various sources of supply noises has been performed. Depending on the amount of supply noise, the decoupling capacitance has been estimated and allocated with minimum increment in power consumption and propagation delay. We have considered 512-points, 1-k point, 2-k point and 4-k point Fast Fourier Transform processors and International Test Conference 1999 (b14 and b17) benchmark circuits as our test circuits. This work reports up to 51.9% reduction of peak supply noise at the cost of 0.48 and 1.44% increase in power consumption and delay respectively. This estimation and subsequent allocation of decoupling capacitances will help for more accurate design and implementation at the layout stage.

     

基于联合仿真的辅助电源电磁兼容性研究

以降低机载静止变流机辅助电源的传导电磁干扰为背景,为提高辅助电源受到电磁干扰时仿真的真实度,搭建了基于Pspice与Simulink联合仿真的辅助电源电磁兼容模型;该模型结合simulink在控制策略设计、实现方面的优势和Pspice在电子元器件精确仿真方面的优势,可以直接方便地验证设计阶段地电磁兼容方案,并在此基础上提出了一种结合控制策略与传统电磁干扰滤波器地噪声抑制有效方法;从原理分析得到精确模型到联合仿真得出结论,对于辅助电源EMC设计及噪声干扰问题的解决具有实际的指导意义。     

航天器热试验电源健康管理系统的设计与实现

航天器热试验对程控电源的数量需求规模较大,电源以机柜阵列形式进行配置,其运行状态的稳定性将直接影响试验的安全性与可靠性。本文对热试验用程控电源的健康管理技术进行研究,以Agilent N5750型电源为研究对象,基于程控电源历史故障类型分析,对程控电源故障检测技术进行研究,并结合电源冗余切换技术,设计电源在线切换装置。通过试验验证,该系统能够快速实现在用电源的故障检测定位,并能够在秒级时间内完成故障电源向备用电源的在线切换,系统全部工作周期小于3s,实现了控温系统大规模电源阵列的智能健康管理,提高了航天器热试验控温系统的运行可靠性。     

基于故障树的轨道交通车载电源可靠性分析

文章介绍了城市轨道交通车载电源的组成、功能和故障树分析法的理论基础。在分析车载电源功能的基础上,针对车载电源可靠性研究的不全面,提出运用故障树分析方法对车载电源的可靠性进行分析和研究。通过建立电源失效故障树,对导致电源失效的故障进行了定性以及定量分析,定性分析找出了导致城市轨道交通车载电源失效的所有故障组合; 定量分析找出了容易导致车载电源失效的故障类型,根据定性定量分析得到的结果,为城市轨道交通车载电源的可靠度计算方法提供了新的思路,并提出了有效提车载信号电源可靠性的相应建议,为车载电源的维修以及检测提供科学依据。     

Supporting cost-effective innovation

In the nanoscale regime, speed and density of semiconductor technology continue to increase. However, skyrocketing design costs for developing gigascale system chips have slowed the creation of new design projects. Moreover, existing design and test solutions have not addressed increasing variability and reliability concerns. Variability can stem from noise, process variations, thermal effects, and power-related issues. Among these, power-induced variations can wreak havoc on performance verification and delay testing. This issue of D&T examines recent progress in dealing with noise and variations caused by IR-drop and power supply noise effects.     

升压型DC/DC MAX756应用研究

针对无线传感器网络节点的供电问题,应用升压型DC/DC MAX756设计了具有输出电压选择与电池监视功能的无线传感网络节点供电单元。给出了供电单元的原理图设计与印制电路板的设计要点;得到了供电单元的转换效率与输入电压的关系,转换效率随输入电压升高而升高,随输出电流的增大而增大;测试了供电单元的负载瞬态响应能力。结果显示,负载发生突变时输出电压有较大噪声,说明电源的滤波设计需要改进。     

海洋环境下非接触式电能传输系统的优化设计

对应用于海洋环境中的非接触式电能传输系统进行原理模型、仿真模型与实验模型的搭建.通过理论计算与电路仿真测试,分别对系统的谐振频率等参数进行分析.对密封封装后的系统进行实验测量,验证了模型的正确性.上述方法优化了系统的设计,避免了复杂的实验探测过程.该系统可以连接120 V直流电源,传输400 W左右电能,传输效率达到9...     

新型无线传感器网络节点供电方案

工业现场对振动信号等快变量进行采集时,需要对无线传感器网络节点进行在线供电.通过分析开关噪声对无线传感器网络节点通信质量的影响,并结合传感器网络的工作特点,给出无线传感器网络供电方案的设计要求.针对开关噪声的宽频谱特点,提出适用于无线传感器网络的供电方案,实验表明:该供电方案可有效消除电源噪声.     

一种卫星半实物模拟训练等效器的设计与实现

由于在实装上进行卫星地面测试的日常训练可能会造成设备的严重损耗,不能用真实卫星作为日常训练对象。通过分析大量卫星的供配电特性,设计半实物供配电设备模拟器,用其代替真实部件引入闭环回路,实现卫星内部供配电分系统的实物等效。以计算机为核心实现数据采集及数据处理系统,并可实时接收遥控指令、模拟生成遥测数据,配合地面测试系统响应测试流程。硬件实物仿真设计了数据采集、信号产生等硬件板卡,实现配电等效、指令等效、测量等效的功能。模拟器整体设计以PXI总线为接口,满足了系统的模块化及通用化设计,可方便实现其他模拟器的组合及扩展。经过现场运行表明及用户实际测试表明,该设备可完全替代卫星供配电分系统实现卫星电气性能模拟,有效配合地面测试人员的日常训练。     

基于嵌入式Linux的UPS监测软件系统设计

介绍了基于嵌入式Linux操作系统平台,针对OverTop型号的UPS电源,设计并实现通过RS232串口与UPS电源通信,对UPS电源具有遥信、遥测、遥控功能的监测软件系统。经测试该系统运行可靠,具有在电力系统中对UPS电源监测的实用价值。     

供电服务督检现场检查仪优化设计研究

针对传统供电服务督检现场检查仪优化方法缺少对数据的分类融合处理,导致方法准确性较差的问题,提出基于大数据信息融合和物联网组网节点的供电服务督检现场检查仪优化设计,采用传感器融合识别方法,实现供电服务督检现场检查仪的大数据采集,通过对采集大数据的关联规则特征挖掘和信息识别,提取检查信息的关联特征量,采用物联网技术实现信息的分类检测和信息融合处理,基于嵌入式的物联网组网技术设计供电服务督检现场检查系统,结合模糊控制方法,实现供电服务督检现场检查仪优化设计,提高供电服务督检现场检查的自动化水平。仿真测试结果表明,采用该方法能有效检测到电压或电流谐波含量,检测有效性为97.65%,证明所提方法供电服务督检现场检查的智能性较好,能够应用在供电服务督检现场检查仪中,更好地实现供电服务督检现场检查仪的优化。     

卫星供配电测试设备信号调理技术

卫星供配电测试设备通过脐带电连接器与卫星接口,实现对卫星供配电控制、供电参数测量以及状态监视,能满足卫星在各阶段和各种试验场合整星测试任务的要求.确保供电控制的可靠、测量的准确、状态监视的正确以及被测试卫星的安全是对测试设备的基本要求.对供配电测试设备和卫星之间的不同类型的信号调理技术加以论述,并选择有代表性的示例给出了参考电路图和说明.     

基于SAW原理汽车转向扭矩测量的研究

针对市场上已有的电动助力转向EPS(Electric Steering System)扭矩测量装置存在的易受噪声干扰、寿命较短、构造复杂且供电困难等缺点[1],提出基于声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)原理对转向扭矩进行测量的方案,能够进一步实现EPS系统扭矩测量装置的轻型化和数字化.基于COMSOL软件强大的物理分析功能,对测量方案中关键的主轴和压电基片进行理论和仿真研究,并且基于Matlab软件对仿真结果进行统计和分析,验证了该方案的可实施性.     

交流电力功率智能传感器中信号处理的相关性分析

基于相关性分析,提出了一种适合于交流电力智能传感器的功率测试方法,并将其与传统的定义法进行了分析、比较,指出在不增加任何额外硬件开销和计算量的情况下,相关性分析法能有效抑制采集信号中干扰的影响,从而简化系统、降低成本、提高实时性等测试性能.试验表明,相对于定义法,相关性分析法可减少约2倍用于分析的采样点数,干扰幅值的要求从小于信号幅值的3%可放宽到信号幅值的12%.     

浅析220kV线路保护拒动事故的处理方法

分析了供电线路发生拒动类事故的原因,介绍了一种利用故障信息和保护信息对拒动类事故进行综合判断的线路故障定位方法。该方法不仅适用于220kV线路故障保护拒动事故,而且当供电系统内发生其它保护拒动时,采用该方法采集相应故障量进行比对分析,便可迅速确定发生保护拒动的线路、设备及故障点所在。