基于MG2470的高速ZigBee系统的信号完整性分析与PCB优化

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随着电子技术的发展以及IC (Integrated Circuit)设计的进步,无线通信电子设备正在朝着高频率、大规模的方向快速发展,工作频率超过100MHz的高速电子设备已经随处可见。高速电路在给电子行业带来发展的同时也引起了一些不容忽视的问题,即高速电路的完整性问题,其中包括电源完整性问题、信号完整性问题以及电磁兼容问题。这三个问题共同决定着高速电路是否能够正常、稳定地工作。目前,针对高速电路的这三大问题,主要的解决方法就是对高速电路进行理论仿真,得出最佳的元器件值以及最理想的PCB (Printed Circuit Board)布局与布线方案,然后根据仿真结果制作PCB,从而达到提高设计的成功率和系统的稳定性的目的。本文首先对高速电路的电源完整性以及电磁干扰进行了比较详细的探讨,总结出解决电源完整性和电磁兼容问题的途径;同时通过Cadence仿真软件对信号完整性问题中的反射以及串扰进行了建模与仿真,提出解决反射与串扰问题的方法;最后,本文还使用ADS2009仿真软件,对本人所设计的高速ZigBee系统的射频电路进行了电路图仿真与版图仿真,得出最佳的元器件值以及最理想的PCB布局与布线方案,并对制作出来的PCB进行了实测,实测证明设计基本达到了设计目标。本论文研究的问题主要包括以下几点:(1)使用Cadence仿真软件对过载以及欠载的反射进行了仿真,同时对不同平行长度的传输线、不同间距的传输线以及不同线宽的传输线进行了串扰的仿真,据此得出改善反射与串扰的方法与途径。(2)利用MG2470芯片设计出一套传输速率可以达到1Mbit/s的高速ZigBee系统,并使用ADS2009仿真软件对系统射频部分原理图进行了仿真,得到了最佳的巴伦电路与阻抗匹配电路;同时,使用ADS2009仿真软件对射频部分进行了版图仿真,得出了最理想的PCB布局与布线方案。(3)对制作出来的PCB进行了实测,测量出系统的反射系数与发射功率,实测证明,本设计基本达到了设计目标。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第一章 绪论第10-15页
    1.1 课题研究的目的与意义第10-11页
    1.2 高速电路的定义第11页
    1.3 高速电路设计所面临的问题第11-13页
        1.3.1 电源完整性问题第11-12页
        1.3.2 信号完整性问题第12页
        1.3.3 电磁兼容问题第12-13页
    1.4 本文主要工作及结构安排第13-15页
第二章 电源完整性基本理论与设计方法第15-21页
    2.1 同步开关噪声第15-18页
        2.1.1 芯片内部开关噪声第16-17页
        2.1.2 芯片外部开关噪声第17-18页
    2.2 电源分配系统中电容的选择与放置第18-21页
        2.2.1 去耦电容的选择第19页
        2.2.2 去耦电容的放置第19-21页
第三章 信号完整性基本理论与仿真分析第21-33页
    3.1 反射的原理、仿真及改善方法第21-28页
        3.1.1 反射的原理第21-22页
        3.1.2 反射的仿真第22-26页
        3.1.3 反射的改善方法第26-28页
    3.2 串扰的原理,仿真及改善方法第28-33页
        3.2.1 串扰的原理第28-30页
        3.2.2 串扰的仿真第30-32页
        3.2.3 串扰的改善方法第32-33页
第四章 电磁兼容基本理论与解决方法第33-38页
    4.1 电磁兼容基本原理第33-36页
        4.1.1 电磁干扰源第33-34页
        4.1.2 耦合通道第34-36页
        4.1.3 敏感设备第36页
    4.2 电磁兼容的解决方法第36-38页
第五章 高速ZigBee系统电路仿真与PCB优化第38-56页
    5.1 高速ZigBee系统简介第38-39页
    5.2 高速ZigBee系统底板模块电路介绍第39-41页
    5.3 高速ZigBee系统射频模块电路介绍第41-43页
    5.4 收发模块原理图仿真第43-46页
    5.5 收发模块版图仿真第46-49页
    5.6 PCB的测试第49-56页
第六章 总结与展望第56-58页
    6.1 论文工作总结第56页
    6.2 课题研究工作的展望第56-58页
参考文献第58-60页
致谢第60页
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