Коррекция ошибок, связанных с искажениями электрических сигналов при их передаче в модулях электронной аппаратуры - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Коррекция ошибок, связанных с искажениями электрических сигналов при их передаче в модулях электронной аппаратуры

Определение и расчет данных для моделирования целостности питания и сигналов в модулях. Расчет просадок напряжения, импедансов путей от источника к нагрузкам в рабочем диапазоне частот, перекрестных наводок и волнового сопротивления сигнальных линий.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


1. Eric Bogatin. Signal and Power Integrity - Simplified (2nd Edition) - Prentice Hall, 2009. - 740 с..
2. Stephen H. Hall, Howard L. Heck. Advanced signal integrity for high-speed digital designs - John Wiley & Sons, Inc, 2009. - 668 c.
Ориентировочная тема дипломного проекта:
Коррекция ошибок, связанных с искажениями электрических сигналов при их передаче в модулях электронной аппаратуры.
Задание на ПП составлено ____________/ ________________________
Задание на ПП получено ___________________/ ___________________
В данной работе представлены результаты по обнаружению и исправлению ошибок в модулях электронной аппаратуры, связанных с питанием и передачей сигналов.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы - 18 страниц. Работа содержит 15 рисунков. Список литературы содержит 2 наименования.
Глава 1 посвящена ознакомлению с основными характеристиками, которые учитываются при проверке питания и качества передачи сигналов в печатных платах. Во второй главе представлены результаты моделирования, а так же приведены рекомендации по устранению обнаруженных в ходе моделирования ошибок.
При изготовлении печатных плат многие проблемы, связанные с их работоспособностью, выявляются только на этапе физической реализации. Это приводит к возникновению дополнительных затрат ресурсов и времени при создании печатной платы. Гораздо более выгодно на этапе проектирования предупреждать появление таких проблем, как: чрезмерные просадки напряжения на пути от источника к нагрузке, превышение импедансом определенного уровня на пути от источника к нагрузке, сильные перекрестные наводки в сигнальных линиях, отклонение волнового сопротивления от заданного уровня в сигнальных линиях.
Для решения подобных задач могут быть использованы следующие САПРы: Cadence PCB Editor, Sigrity PowerDC, Sigrity PowerSI, Ansoft SIwave, Ansoft Designer. При этом становится возможным, обнаружив в ходе моделирования ошибку, внести изменения в проект и перемоделировать его.
В настоящее время при производстве печатных плат все больше внимания стали уделять целостности питания и сигналов, так как с ростом рабочих частот все сильнее проявляются эффекты, которые раньше не учитывались.
Целью работы являлось выявление в ходе моделирования ошибок в проектировании печатных плат и их исправление с последующим моделированием исправленного проекта. Для достижения указанной цели решались следующие основные задачи:
· Определение и расчет всех необходимых исходных данных для моделирования.
· Расчет просадок напряжения на пути от источника к нагрузке и их сравнение с максимально допустимыми. Принятие мер по устранению ошибок.
· Расчет импедансов путей от источника к нагрузкам в рабочем диапазоне частот и сравнение их с максимально допустимыми. Принятие мер по устранению ошибок.
· Расчет перекрестных наводок в сигнальных линиях и их сравнение с максимально допустимыми. Принятие мер по устранению ошибок.
· Расчет волновых сопротивлений сигнальных линий и их сравнение с требуемым значением. Принятие мер по устранению ошибок.
Перекрестные наводки - это нежелательные шумы на одном проводнике при передаче сигнала по другому вследствие их индуктивной связи[1].
Рис. 1. Взаимоиндукция двух проводников
Величина шума определяется по формуле:
- напряжение шума, наведенного на первом «тихом» проводнике
- взаимная индуктивность между двумя проводниками
Волновое сопротивление длинной линии.
Волновое сопротивление длинной линии - отношение напряжения к току в электромагнитной волне, бегущей вдоль линии передачи.
Пример линии передачи - микрополосковая линия.
Волновое сопротивление линии, изображенной на рис. 2, рассчитывается по формуле:
- диэлектрическая проницаемость диэлектрика
Если волновое сопротивление линии непостоянно вдоль всей длины, то в такой линии появляются отраженные волны, которые приводят к искажению передаваемого сигнала. Обычно изменения волнового сопротивления связаны с изменением конфигурации линии, наличием переходных отверстий, конденсаторов и резисторов в составе линии, разветвлениями линии.
Цепь питания включает в себя такие элементы, как: источник питания, развязывающие конденсаторы, переходные отверстия, дорожки и слои металлизации, выводы микросхем. Главная задача цепи питания - обеспечить необходимый уровень напряжения на нагрузке во всем рабочем диапазоне частот. Поэтому путь от источника к нагрузке должен удовлетворять определенным требованиям. Обычно такие требования задаются максимальной долей д (%) от напряжения питания, которую не могут превышать просадки в цепи питания. Исходя из этого, импеданс пути от источника до нагрузки не может превышать следующего значения:
где - максимальный ток, потребляемый нагрузкой
Если импеданс пути от источника к нагрузке превышает значение в рабочем диапазоне частот, то необходимо принимать следующие меры по его понижению:
· установка, замена развязывающих конденсаторов
· расширение, дублирование в соседних слоях полигонов питания
· увеличение количества переходных отверстий
· максимальное сближение слоев земли и питания
2.1 Определение и расчет всех необходимых данных для моделирования
В качестве исходных данных берутся значения токов потребления для каждой микросхемы в модуле. Исходя из этих данных рассчитываются значения для каждой нагрузки и составляется таблица вида:
D146 SN2T45 Current: 0.01 Impedance: 50
D3 5559IN6X Current: 1.1 Impedance: 4.545455e-001
Для DC/DC преобразователей рассчитывается значения тока в первичной цепи, исходя из номиналов напряжения первичной и вторичной цепей, его КПД и тока во вторичной цепи.
Эти данные заносятся в САПР, а также указываются модели конденсаторов, индукторов и резисторов.
2.2 Расчет просадок напряжения (IRDrop analysis)
В результате IRDrop анализа, который осуществляется по средством САПРов Sigrity PowerDC и Cadence PCB Editor, получается таблица со значениями просадок напряжения для всех нагрузок, а также карта распределения плотностей токов и напряжений по плате.
Для модуля Baget83 было выявлено, что падение напряжения на пути от источника D77 (LTM4616V) к нагрузке D37 (LP2998) превышает барьер в 5%. Оно составило 0,12 В при напряжении питания 1,8 В. В связи с этим было предложено расширить проводник, подводящий питание к элементу D37 до 1 мм.
После моделирования исправленного проекта значение просадки напряжения для нагрузки D37 (LP2998) лежало в пределах 5%.
Также в модуле Baget83 было выявлено превышение плотностью тока предельного значения в 200 :
Было предложено расширить проводники в указанных местах до 0.5 мм. После моделирования исправленного проекта значение плотности тока не превышало предельного значения.
2.3 Расчет импедансов путей от источника к нагрузкам в рабочем диапазоне частот (PDN analysis)
В результате PDN анализа получаются графики зависимостей импеданса от частоты. PDN анализ производится в САПРах Sigrity PowerSI и Cadence PCB Editor.
Для модуля FCS_TC1CPU5 было выявлено, что для элемента D35 (LP2998) в цепи 1.8V_L значение импеданса превышает максимальное (), начиная со 155 МГц, в то время как рабочий диапазон данной микросхемы - 200 МГц.
Рис. 5. Зависимость импеданса от частоты для элемента D35.
Были внесены следующие доработки: добавлен развязывающий конденсатор K10_79_0603-K10_79_50V_1000P на слой TOP. Важным условием было добавление конденсатора без участия переходных отверстий, так как при их использовании эффективность конденсатора резко снижается.
После моделирования исправленного проекта зависимость импеданса от частоты приняла следующий вид:
Рис. 6. Зависимость импеданса от частоты для элемента D1 после доработок.
Для модуля FCS_TC1CPU5 было выявлено, что для элемента D1 (MPW65) в цепи +1.8V_L значение импеданса превышает максимальное (), начиная с 80 МГц, в то время как рабочий диапазон данной микросхемы - 200 МГц.
Рис. 7. Зависимость импеданса от частоты для элемента D1.
Были внесены следующие изменения: установка развязывающих конденсаторов двух типов(1- c0402c102k5rac (1000 pF ), 2- c0402c332k5rac(3.3 nF )). Ввиду нехватки места около пинов питания элемента D1 были выбраны конденсаторы малых габаритов (в корпусе 0402), которые можно устанавливать непосредственно на переходные отверстия.
После моделирования исправленного проекта зависимость импеданса от частоты приняла следующий вид:
Рис. 8. Зависимость импеданса от частоты для элемента D1 после доработок.
сигнал модуль моделирование питание
2.4 Расчет перекрестных наводок (Xtalk Simulation)
Результатом Xtalk Simulation являются величины перекрестных наводок со стороны всех линий на исследуемую линию. Данный вид моделирования осуществляется в САПРе Cadence PCB Editor.
Для модуля FCS_SV32 было выявлено, что величины перекрестных наводок превысили допустимый уровень (200 мВ) для следующих линий:
D1_MEM_CS<0> и D1_MEM_WE<3>, амплитуда наводки 217мВ, слой BOTTOM
Рис. 9. D1_MEM_CS<0> и D1_MEM_WE<3>, слой BOTTOM.
D1_MEM_CS<1> и TRIBUF<15>, амплитуда наводки 206мВ, слой INT6
Рис. 10. D1_MEM_CS<1> и TRIBUF<15>, слой INT6.
MEM_CS<5> и D1_MEM_DATA<10>, амплитуда наводки 241 мВ, слои INT5 - INT6
Рис. 11. MEM_CS<5> и D1_MEM_DATA<10>, слои INT5 - INT6.
Были внесены следующие доработки: проблемные линии были разнесены друг от друга на достаточное для уменьшения индуктивной связи между ними и, как следствие, уменьшения перекрестных наводок расстояние. После моделирования исправленного проекта значения перекрестных наводок на указанных выше линиях не превышали допустимого уровня в 200 мВ.
2.4 Расчет волнового сопротивления сигнальных линий
Расчет волнового сопротивления проводится в САПРах Cadence PCB Editor, Ansoft SIwave и Ansoft Designer.
В Ansoft SIwave производится экстракция модели линии. Далее в САПРе Ansoft Designer по схеме, изображенной на рис. 14 волновое сопротивление этой линии определяется при помощи TDR(Time-Domain Reflectometer).
Рис. 12. Схема измерения волнового сопротивления в Ansoft Designer.
Для модуля LM_SV32 было выявлено, что волновые сопротивления дифференциальных линий не совпадают с требуемым значением (100 Ом).
Рис. 13. Волновое сопротивление дифференциальной линии SRIO_IN2, слой INT3-INT2.
Рис. 14. Волновое сопротивление дифференциальной линии SRIO_OUT2, слой INT3-INT2.
Рис. 15. Волновое сопротивление дифференциальной линии SRIO_OUT1, слой INT5.
Во всех перечисленных случаях происходит изменение импеданса при смене слоя, по которому проложены линии. Для достижения необходимого значения волнового сопротивления было предложено изменить геометрические параметры дифференциальных линий на том слое, где импеданс отличается от требуемого значения. Для этого надо либо сблизить дорожки, либо увеличить их ширину.
В ходе работы были выявлены ошибки в модулях электронной аппаратуры и сделаны рекомендации по их исправлению. При исправлении этих ошибок повышается надежность работы модуля в вопросах питания и передачи сигналов. Кроме того тестирование и верификация печатных плат на этапе проектирования позволяет уменьшить затраты времени и ресурсов на весь процесс производства печатных плат вследствие заблаговременного выявления и устранения ошибок. Перспективой является автоматизация этого процесса с добавлением в маршрут верификации новых видов тестов.
1. Eric Bogatin. Signal and Power Integrity - Simplified (2nd Edition) - Prentice Hall, 2009. - 740 с..
2. Stephen H. Hall, Howard L. Heck. Advanced signal integrity for high-speed digital designs - John Wiley & Sons, Inc, 2009. - 668 c.
Расчет комплексного коэффициента передачи источника сигналов, построение его амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик в заданном диапазоне частот. Несимметричная полосковая линия передачи, оценка ее качества, первичные и вторичные параметры. курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.07.2013
Стабилизированный источник питания. Активный фильтр Саллена-Кея. Генераторы сигналов на ОУ, расчет фильтра и генератора прямоугольных сигналов. Моделирование стабилизированного источника питания. Амплитудно-частотная характеристика пассивного фильтра. курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.08.2012
Проектирование радиоприемника в секторе частот АМ-сигналов по супергетеродинной схеме с высокой помехоустойчивостью, работающего в диапазоне волн 0.9-1.607 МГц. Расчет структурной схемы. Разработка принципиальных схем функциональных узлов приемника. курсовая работа [955,8 K], добавлен 29.12.2013
Части стабилизированного источника питания. Синтезирование блока питания с компенсационным стабилизатором напряжения. Максимальный коллекторный ток регулирующего транзистора. Расчет измерительного и усилительного элементов, температурной компенсации. курсовая работа [317,8 K], добавлен 23.12.2012
Использование генераторов пачек сигналов при настройке или использовании высокоточной аппаратуры. Проект генератора пачек сигналов с заданной формой сигнала. Операционные усилители как основные элементы схемы. Расчет блока питания, усилитель мощности. курсовая работа [160,4 K], добавлен 22.12.2012
Понятие аналогового, дискретного и цифрового сигналов. Определение параметров линии связи, напряжения и токов затухания. Проектирование комбинированного фильтра. Расчет и построение графика зависимости характеристического сопротивления фильтра от частоты. реферат [859,7 K], добавлен 10.01.2015
Работа источника питания радиоэлектронной аппаратуры. Расчет стабилизаторов напряжения, однофазного мостового выпрямителя с емкостным фильтром, параметров трансформатора, коэффициента полезного действия. Выбор микросхемы, стабилитрона и транзистора. курсовая работа [271,9 K], добавлен 20.03.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Коррекция ошибок, связанных с искажениями электрических сигналов при их передаче в модулях электронной аппаратуры курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Положения На Защиту Магистерская Диссертация
Реферат На Тему Что Такое Бег
Контрольная работа по теме Кредитування підприємств
Эссе О Детском Саде Воспоминания
Дипломная работа: Анализ деятельности топливно-энергетического комплекса
Реферат На Тему Место Центрального Банка В Банковской Системе
Модели Экономических Систем Реферат
Учебное пособие: Методические указания к изучению дисциплины и контрольной работе для студентов заочной формы обучения специальностей
Курсовая работа по теме Создание и ведение бестарифной системы оплаты труда на предприятии
Мой Любимый Поэт Серебряного Века Сочинение Есенин
Домашняя Контрольная Работа Номер 1 Вариант 1
Современная Западная Философия Курсовая Работа
Реферат: Партия шляп
Доклад: Московские вокзалы
Сочинение Рассуждение Нашел Ли Алеко Свободу
Реферат по теме Рецидив
Курсовая работа по теме Реализация национальных и целевых программ в регионах
Реферат: Literature Essay Research Paper Literature in all
Курсовая работа по теме Анализ финансовой устойчивости ФГУП 'Московский завод по обработке специальных сплавов'
Реферат по теме Воздушные и вертикальные сады
Социальное обеспечение в Российской Федерации - Государство и право дипломная работа
Вопросы уголовной ответственности медицинских работников - Государство и право курсовая работа
Индивидуальная программа реабилитации инвалида - Государство и право презентация