数字微镜器件驱动平台的信号完整性设计
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集成电路规模的变大,IO引脚数目的增多,布线密度的增大,时钟频率和信号边沿速率的提高以及产品研发及市场的竞争等,这些都对产品的一次性成功提出了相当严峻的考验。在低速系统中被忽视的信号完整性问题却处处影响着高速系统的设计,因此对高速信号进行完整性分析研究已成为必然。如何在设计初期发现SI问题并找出行之有效的解决办法,对缩短研发周期及提高产品的质量都至关重要。本文首先分析了传输线理论,给出了高速信号的定义,详细阐述了信号完整性的反射、串扰、同步开关噪声以及时延的定义并给出了相应的解决方案,同时围绕具体的一个硬件平台的设计,并利用IBIS模型以及仿真软件重点针对DDR2部分高速信号进行反射、时延及串扰的建模仿真,修正并完善了原理图及高速PCB设计。
| 论文摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-14页 |
| 1.1 研究背景 | 第10-11页 |
| 1.2 信号完整性概述 | 第11页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第11-13页 |
| 1.4 论文的章节结构 | 第13-14页 |
| 第二章 传输线的基本理论 | 第14-23页 |
| 2.1 传输线的电路模型 | 第14-15页 |
| 2.2 传输线方程 | 第15-16页 |
| 2.3 传输线的特性参数 | 第16-17页 |
| 2.4 PCB常用传输线 | 第17-23页 |
| 第三章 高速数字系统的信号完整性问题 | 第23-40页 |
| 3.1 高速信号的定义 | 第23-24页 |
| 3.2 信号完整性问题 | 第24-40页 |
| 3.2.1 反射 | 第24-31页 |
| 3.2.1.1 反射的发生 | 第24-26页 |
| 3.2.1.2 反射导致的失真问题 | 第26-27页 |
| 3.2.1.3 反射问题的解决办法 | 第27-31页 |
| 3.2.2 串扰 | 第31-36页 |
| 3.2.2.1 容性串扰 | 第32-33页 |
| 3.2.2.2 感性串扰 | 第33-36页 |
| 3.2.3 同步切换噪声 | 第36-38页 |
| 3.2.4 时延和时序错误 | 第38-40页 |
| 第四章 微镜芯片驱动平台的硬件设计 | 第40-55页 |
| 4.1 系统功能及结构框图 | 第40-41页 |
| 4.2 主要接口介绍 | 第41-53页 |
| 4.2.1 StratixⅡ的应用 | 第41-47页 |
| 4.2.1.1 FPGAI/O分配 | 第42-43页 |
| 4.2.1.2 FPGA时钟系统设计 | 第43-45页 |
| 4.2.1.3 FPGA配置方式 | 第45-47页 |
| 4.2.2 DDR2设计 | 第47-50页 |
| 4.2.2.1 DDR2高速接口设计 | 第47-49页 |
| 4.2.2.2 DDR2电源设计 | 第49-50页 |
| 4.2.3 视频输入输出接口 | 第50-52页 |
| 4.2.3.1 视频输入接口 | 第50-51页 |
| 4.2.3.2 视频输出接口 | 第51-52页 |
| 4.2.4 数字微镜芯片接口 | 第52-53页 |
| 4.3 电源设计 | 第53-55页 |
| 第五章 驱动平台的SI设计 | 第55-79页 |
| 5.1 传统的PCB设计 | 第55-56页 |
| 5.2 基于SI的PCB设计 | 第56-57页 |
| 5.3 SI仿真模型与仿真软件 | 第57-60页 |
| 5.3.1 SI仿真模型简介 | 第57-58页 |
| 5.3.1.1 SPICE(Simulation Program with IC Emphasis)模型 | 第57页 |
| 5.3.1.2 IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型 | 第57-58页 |
| 5.3.2 SI仿真软件简介 | 第58-60页 |
| 5.3.2.1 Specctraquest仿真软件 | 第58-60页 |
| 5.3.2.2 Hyperlynx仿真软件 | 第60页 |
| 5.4 硬件平台基于SI的PCB设计 | 第60-79页 |
| 5.4.1 平台叠层结构设计 | 第60-62页 |
| 5.4.2 阻抗控制 | 第62页 |
| 5.4.3 视频输入输出高速信号设计 | 第62-63页 |
| 5.4.4 DDR2高速信号设计 | 第63-72页 |
| 5.4.5 LVDS高速信号设计 | 第72-74页 |
| 5.4.6 电源与地设计 | 第74-79页 |
| 第六章 总结与展望 | 第79-80页 |
| 参考文献 | 第80-83页 |
| 致谢 | 第83-84页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 | 第84页 |
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