数字电路封装的串扰测试方法研究

梳理了数字电路封装串扰测试方法的发展历史，总结了串扰的影响因素。基于对业界串扰测试方法的分析，比较了各种方法间的区别和优缺点，分析了美军标MIL-STD-883K中串扰测试方法很少修订却长期存在的原因。明确了美军标及其他串扰测试方法的适用范围，提出了我国相应标准制修订方向的建议。测试结果表明，标准中的现有方法在评估串扰对整体电路影响方面手段有欠缺，需要结合电磁仿真对串扰影响做出整体评估，并利用实际测试对仿真结果进行校准，从而提高模拟的准确度，此方法可以在我国相应标准的制修订中加以采用。     

板级互连线的串扰规律研究与仿真

串扰是高速电路板设计中干扰信号完整性的主要噪声之一;为有效地抑制串扰噪声,保证系统设计的功能正确,有必要分析串扰问题。针对实际PCB中互连线拓扑和串扰的特点,构建三线耦合均匀传输线模型,采用信号完整性仿真工具HyperLynx进行PCB布线前的LineSim串扰仿真,详细分析了高速PCB中多种因素：耦合长度、耦合间距、信号上升时间、介质厚度、端接等对近端和远端串扰宽度和幅值的影响;最后总结了串扰宽度及其幅值的变化规律,可有效的指导PCB设计中减小串扰噪声。     

直流系统交流串扰故障对继电器的影响及防范措施研究

变电站直流系统发生交流串扰故障后,会造成继电器误动作,危害系统正常运行。首先介绍了继电器动作特性及其工作原理;其次建立了直流系统等效模型,并根据故障发生位置推导出直流系统交流串扰故障解析方程,分析了发生交流串扰故障时系统中各参数变化对继电器两端电压的影响;然后在Multisim中建立交流串扰故障仿真模型,通过仿真验证了理论分析的正确性;最后提出减小电缆对地分布电容、提高继电器动作功率和避免外界因素造成交流串扰故障的措施。     

线性调频信号在水声通信中的应用

针对现代水声通信中由水声多经引起的码间串扰问题,研究了线性调频信号调制手段在频域里分离水声多径信号的方法,从公式推导和误码率两方面对线性调频信号调制的性能进行了分析,并给出了该方法的实验仿真。实际仿真结果表明,利用线性调频信号进行调制可以分离水声多径信号,有效抑制码间串扰,提高通信质量,是水声通信中解决多经串扰的一种实用方法。     

基于NILT的传输线串扰时域响应分析与实验研究

基于传输线分布参数节点导纳方程和数值拉普拉斯反变换(NILT)方法,仿真分析了传输线串扰电压响应及传输线参数和端接阻抗对串扰电压峰值的影响.基于实验室研究设备对共地并行传输线间的串扰电压进行了实验研究.将实验结果与理论仿真结果进行比较,结果显示仿真和测量结果波形基本一致,仿真的脉冲宽度要大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略小于测量峰值.     

平行双线串扰的分析

电子系统中经常出现串扰问题,它会影响系统的性能.因此,对于串扰问题的研究是非常必要的.本文基于把场转换为路的方法,把平行双线串扰模型转化为电路的模型,分析了其串扰情况.提出了平行双线的近场电场耦合的通用公式,用此公式验证了前人已研究的平行双线接地相同的情况.在电波暗室中进行了实验,并通过实验结果与MATLAB、Multisim 2个软件的仿真实测结果的比对,进一步验证了提出的公式的正确性.最后,给出了实际中如何减少平行双线串扰的方法.     

碳化硅功率器件的串扰问题及抑制方法

为了改善碳化硅功率器件的快速开关瞬态带来的串扰问题，研究碳化硅功率器件的驱动参数对串扰问题的影响，总结抑制串扰的驱动策略，并提出串扰抑制的谐振型驱动方法。首先，明确米勒电容和共源极电感的耦合作用，分析得到半桥结构中碳化硅功率器件的串扰机理；其次，通过LTspice仿真研究碳化硅功率器件驱动器的栅极电阻和栅源电容对串扰的影响；然后，提出抑制串扰的驱动策略和谐振型驱动方法；最后，通过双脉冲测试电路实验观测串扰影响，并对比分析所提方法与有源米勒钳位方法的实验结果。研究结果表明：在开通串扰下，有源米勒钳位方法下的栅源电压负尖峰为-13.2 V,串扰抑制的谐振型驱动方法下的电压负尖峰仅为-7.3 V;在关断串扰下，有源米勒钳位方法下的栅源电压正尖峰为-2.4 V,串扰抑制的谐振型驱动方法下的电压正尖峰仅为-3.81 V。上述结果验证了所提方法的有效性。     

平行互连线间串扰问题的研究

为减少耦合线间的串扰,更好的进行高速数字电路和射频电路设计的布线布局,对两条无关的互连线包括微带线之间串扰问题进行了研究.通过HFSS仿真软件仿真和实物测试,分析了受扰线近端、远端串扰强度在不同频率、间距、线长、反射条件下的分布特性,得出了串扰强度与频率、线结构、反射程度的规律,通过多次实验,验证了规律的可再现性.最后提出了PCB设计中抑制串扰的一些有效措施,对高速数字电路和射频电路的信号完整性设计有一定的指导意义.     

90nm和65nm工艺下片上网络互连串扰故障模型分析

随着晶体管制造尺寸的越来越小,集成密度的越来越高,耦合电容与电感之间所引起的相邻互连线间的干扰噪声成倍增加,对高速高密度纳米级超大规模集成电路造成极大危害。阐述了包括片上网络（Network-on-Chip,NoC）在内的高速互连电路串扰型故障的基本原理及串扰耦合模型,阐述了高速互连电路串扰型故障测试的主次因素机理等,并用HSPICE仿真验证了基于90nm和65nm的NoC参数下MA、MT故障模型中U型传输线线宽和线间距对串扰的影响。仿真结果表明,线间距越小,线间的高速互连串扰现象愈明显。     

高速视频处理系统的信号完整性分析

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。     

基于W5300的以太网接口设计

设计了基于TMS320F2812和以太网协议芯片W5300的嵌入式系统以太网接口开发方案,详细介绍了W5300的硬件设计、芯片初始化以及数据传输的控制方法,并通过优化DSP配置实现了W5300通信速度的提升。该方案开发周期短,成本低,经实验验证,能够简单、灵活地实现基于TCP协议、UDP协议以太网通信,数据传输稳定可靠。     

A radix-4 scalable design

Modular arithmetic operations are very important in cryptography. Modular multiplication is the most common arithmetic operation used in many cryptographic algorithms such as the Elliptic Curve Cryptography and the Diffie-Helman key exchange. The Montgomery Modular Multiplication algorithm (MM) has permitted cryptographic algorithms to speed up considerably. Multiplication is implemented by a series of multiprecision partial-product addition. The proposed multiple-word Radix-4 Montgomery Multiplication algorithm (R4MM) is extension of the Multiple-Word High-Radix (R2/sup k/) Montgomery Multiplication algorithm (MWR2/sup k/MM). There are two types of recoding applied in the R4MM. The architecture of the modular multiplier that implements the R4MM consists of three main blocks: the datapath (or kernel), the IO & memory and the control block. The computation in the R4MM algorithm takes place in the kernel. We show that a more elaborate design using two types of digit recoding makes the radix-4 design the best solution for the implementation of this scalable multiplier.     

多播交换式CAN总线与以太网互联网关设计

介绍了采用多播技术和交换技术,基于嵌入式系统的CAN总线网络与工业以太网互联网关的设计方法.围绕传统的连接方法带来的以太网带宽负载增加问题,重点讲述基于以太网多播和交换技术的实现方案,该方案能够在不增加网络负担的情况下,提供跨网络的CAN总线与以太网数据的双向交换能力.提出一种CAN节点ID与以太网地址的映射实现方法.给出了网关的硬件和软件实现框图和实物图,最后分析了性能比较结果,指出本设计方案能够较好的解决CAN与以太网互联问题.     

插件化的IPMC板卡管理系统硬件设计

虽然目前作为服务器管理核心的IPMC的设计日趋成熟,但是IPMC仍然是以直接焊接在服务器主板之上的“一体化”形式设计,在硬件更新维护方面具有极高的复杂度。在此背景之下,本文提出“硬件插件化”思想,将IPMC以金手指的硬件接口形式制作成可插入式的板卡,该板卡不仅可以解决上述所提到的问题,还具备千兆以太交换功能。板卡硬件主要由Cortex-M4内核的单片机MSP432E401Y和二层以太交换芯片KSZ9897R构成,为解决板卡间以太网通信的硬件冗余问题,本设计采用了无变压器以太网电路互连。经HFSS软件对过孔参数的仿真优化及板卡间高速信号的眼图以及S参数测试,结果表明本文所设计的插件化板卡硬件在传输千兆速率信号时,最大电压损耗为3.5dB,回波损耗皆大于10dB,完全满足IEEE802.3标准对于以太网信号的损耗要求。     

嵌入式系统基于RTL8019AS的以太网接入设计

以太网作为局域网的骨架已经不局限于校园等一些办公场所,它开始慢慢的走向工厂、车间,所以研究和实现嵌入式系统的以太网接入具有深远的研究意义和良好的应用前景。本文介绍了一种在ARM32位嵌入式系统中实现的以太网（ETHERNET）接入设计。方案采用ARMCPU来控制网卡芯片RTL8019AS,在以太网协议上实现了ARP协议和自行设计的小型TCP／IP协议栈。本文描述了系统硬件构成,并对以太网通信中的ARP协议以及适用于嵌入式系统的精简的INTERNET网络通讯协议-TCP／IP的实现等做了介绍,最后对调试的方法也做了简单介绍。本设计方案已成功应用于新型环保黑匣子产业化项目。系统具有体积小、功耗低、可靠性与性价比高等特点,并且具有良好的可扩展性和产品开发的延续性,对于需要在嵌入式系统中进行局域网数据传输的场合有很好的借鉴意义。     

嵌入式以太网在微机继电保护装置中的应用

回顾了变电站自动化系统通信技术的发展历程,从通信距离、通信速率、节点数等方面对串行通信技术和现场总线技术进行了比较,并提出了一种继电保护中以太网通信的接口电路的软、硬件设计方案.该方案选用内置因特网和以太网协议族的W3100A芯片,减少了软件协议的编写,而且传输速率高、工作方式灵活.所有芯片的电压等级均为3.3 V,功耗低、实用性强.     

嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现

介绍了基于IEC61850体系的变电站自动化系统结构，并指出其主要的实现目标及倡导的基于以太网技术的“无缝通信体系”，阐述了将NET ARM以太网控制器及收发器芯片集成到现有的智能化电气设备(IED)上的实现方案和IED直接上以太网的设计思想。同时指出应用基于TCP／IP的IEC60870—5—104应用层协议在变电站自动化系统内及与调度自动化系统间实现无缝通信是当前非常实际的办法。     

嵌入式网络通信服务器设计与实现

以太网技术在测控系统应用越来越广泛,但也出现了一些问题,比如经常出现网络堵塞、丢包等。为解决这些问题,经过长期的实践研究,本文提出了嵌入式网络通信服务器设计理念,并介绍了系统的原理和实现过程。系统采用单片机控制2个以太网接口芯片RTL8019和以太网交换控制芯片RTL8305S,实现了数据的过滤、打包、转发等功能,提高了以太网测控系统的稳定性和工作效率。最后以家校通的应用为例子,证实该系统在实际应用的可行性。     

微机保护装置中一种基于DSP的嵌入式以太网接口设计

基于IEC61850的变电站系统中,过程层与间隔层、间隔层与变电站层之间的通信方式将全部采用标准以太网方式,微机保护装置作为间隔层的智能电子设备也必然采用以太网进行通信.本文采用DSP芯片和网卡接口控制芯片设计了以太网接口,介绍了接口的硬件构成与DSP芯片对网卡接口控制芯片的控制过程,完成了嵌入式TCP/IP协议的选择.     

分布式电网动态监测系统通信网关的研制

介绍了电网动态监测系统中的通信网关。针对监控系统具有多种通信介质、互联不方便的情况,提出开发数字通信网关。首先从硬件和软件两方面详细讨论了数字通信网关的研发方案。硬件设计采用高性能的CPU、高速以太网控制芯片,以太网光接口和电接口,高速光串行接口;软件设计分为两部分：第1部分为驱动程序开发,以太网接口驱动针对所采用的以太网控制芯片开发,光串行接口链路层驱动采用了高级数据链接控制(HDLC)协议;第2部分应用程序开发,主要介绍了以太网接口的应用程序的开发思路。最后从网络组成模式、软件设计、通信协议的角度详细讨论了数据传输的实时性。