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差分对内偏斜对25 Gbps背板信号完整性的影响分析

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计算机工程与科学 2014年第12期36卷 2280-2285页

作者：胡军李晋文曹跃胜杨安毅张伟国防科学技术大学计算机学院湖南长沙410073

数字系统设计和信号完整性工程师面对25Gbps信号传输挑战时,必须重视差分对内偏斜这个关键问题。先介绍差分对内偏斜产生的原因,然后从时域、频域分析了差分对内偏斜对25Gbps背板信号完整性的影响,通过基于测试的通道仿真估算25Gbps信... 详细信息

数字系统设计和信号完整性工程师面对25Gbps信号传输挑战时,必须重视差分对内偏斜这个关键问题。先介绍差分对内偏斜产生的原因,然后从时域、频域分析了差分对内偏斜对25Gbps背板信号完整性的影响,通过基于测试的通道仿真估算25Gbps信号传输的差分对内偏斜容限;最后,提出了减少差分对内偏斜的工程处理方法。

关键词：差分对内偏斜信号完整性通道仿真偏斜容限

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基于机器学习的信号完整性分析的研究

基于机器学习的信号完整性分析的研究

作者：王亚楠电子科技大学

学位级别：硕士

近些年,随着高速电路朝着集成化、大型化、密集化方向发展,高速通道因电路频率加快引起反射、同步开关噪声等一系列的问题。这些都对信号的接收造成一定程度的干扰,因此,对信号完整性进行分析尤为重要,这直接影响电子系统运行的正确性... 详细信息

近些年,随着高速电路朝着集成化、大型化、密集化方向发展,高速通道因电路频率加快引起反射、同步开关噪声等一系列的问题。这些都对信号的接收造成一定程度的干扰,因此,对信号完整性进行分析尤为重要,这直接影响电子系统运行的正确性与稳定性。而现有传统仿真软件中的算法耗时长、效率低,已无法满足密集化电路的仿真建模速度。为了解决现有信号完整性分析方法速率慢、效率低,对数据依赖大的问题,本文以基于机器学习及其优化的信号完整性分析为研究切入点,首先建立起端到端的神经网络解决传统信号完整性分析方法效率低的问题。然后针对现有机器学习方法数据量依赖强和准确率低的问题,提出了一种混合神经网络,数模混合优化的方法,设计和实现了一种高速、高效、低数据量需求的信号完整性机器学习算法。相比已有的机器学习的信号完整性分析,本文提出的算法模型的创新点如下:1)提出一种基于半监督学习的混合网络模型。对于传统机器学习对数据量依赖性强的问题,提出了基于半监督学习的网络优化方法。混合网络(Hybrid Neutral network,HNN)为大量无标签数据进行自动标记,从而解决小样本数据预测容易出现准确率低,过拟合的问题。该算法模型通过对不同网络预测的结果进行置信度的对比,采用可信度高的数据进行打标签,逐步优化出性能优良的网络模型。该模型减少了大约33%的误差,节省了50%的标签数据。2)提出了将机器学习模型与先验知识相结合的神经网络架构和训练方法。该算法主要面向高速串行链路和电源分配网络的场景。将S参数与电路参数的时域网络并行连接成串并行网络模型,该模型同时预测眼高眼宽,节省了42.8%的数据,解决了传统机器学习对大数据量的依赖。3)提出了全连接网络(Fully-connected Neural Network,FC-NN)+转置卷积网络(Transpose Convolution Neural Network,TCNN)+基准曲线的算法。在预测电源分配网络(Power Distribution Network,PDN)阻抗的场景中,根据去耦电容并联的平移性,提出了FC-NN+TCNN+基准曲线的算法,FC-NN与基准曲线负责预测曲线的大致趋势,TCNN负责预测曲线的局部特征。2000组阻抗预测在模型中预测不足1s。

关键词：信号完整性分析通道仿真 PDN阻抗预测机器学习转置卷积

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HDMI视频接口电路信号完整性设计

HDMI视频接口电路信号完整性设计

作者：李牛上海交通大学

学位级别：硕士

从目前的集成电路发展技术来看,串行通信接口速度越来越快的,串行链路的设计无法再使用传统的设计方法。信号完整性作为一门交叉学科,结合微波,电路设计,PCB设计,以及时域和频域测量技术着重解决由于传输速率增加带来的信号完整性问题... 详细信息

从目前的集成电路发展技术来看,串行通信接口速度越来越快的,串行链路的设计无法再使用传统的设计方法。信号完整性作为一门交叉学科,结合微波,电路设计,PCB设计,以及时域和频域测量技术着重解决由于传输速率增加带来的信号完整性问题。本文结合典型的HDMI视频接口高速电路工程实例,基于信号完整性学科相关领域的理论,通过建模、仿真、测量相结合的方法研究HDMI接口电路系统设计中相关的信号完整性问题。本文所完成的工作主要有以下几个方面:1.设计HDMI接口系统所用的高速电路板,对其中的反射、时序、串扰以及差分走线的长度匹配常见的信号完整性问题进行研究、仿真和分析,最后提出HDMI接口电路PCB设计优化设计的方法。2.对HDMI接口串行链路架构的组成元素分别分析,包括驱动电路,芯片封装,PCB,接插件,互连电缆,接收电路,研究其实际的物理电气特性,对各个元器件的模型建立方法就行研究,通过实际测量,3维仿真,线性理论等效等方法,从实际可行的角度建立仿真所需的模型,最后通过通道仿真评估链路信号质量并和测量的眼图做对比。3.研究电源完整性设计理论,对系统中的电容和电源平面的物理特性进行研究和仿真,并基于此提出HDMI接口系统设计中电源网络优化设计的方法,最后通过频域阻抗仿真评估所设计系统的电源网络的特性。4.建立测试平台,测量系统的性能指标,包括走线的阻抗TDR测量,数据驱动器的眼图,电源噪声容限的测量。通过测试结果,和理论仿真做对比,研究系统优化的方向,选择系统的最优化参数。

关键词：信号完整性高速PCB 通道仿真电源完整性

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基于标准格式的PCB版图信号完整性仿真

基于标准格式的PCB版图信号完整性仿真

作者：汪志西安电子科技大学

学位级别：硕士

当前,中国的集成电路EDA市场被国外垄断,EDA软件国产化问题亟待解决。EDA软件首要支持的就是各种标准版图格式的解析,才能进行后续的建模仿真和分析。如今很多PCB设计、仿真、制造、测试公司支持ODB++和IPC2581两种PCB标准版图数据格式... 详细信息

当前,中国的集成电路EDA市场被国外垄断,EDA软件国产化问题亟待解决。EDA软件首要支持的就是各种标准版图格式的解析,才能进行后续的建模仿真和分析。如今很多PCB设计、仿真、制造、测试公司支持ODB++和IPC2581两种PCB标准版图数据格式,两种格式均描述了PCB上过孔、焊盘、器件、网表等元素,但ODB++较IPC2581格式,缺乏足够的生产制造、原理图以及测试信息,另外还有文件尺寸较大的缺点。针对ODB++格式的缺陷,本文将首先解析这两种标准版图格式,制订自定义格式的过孔、焊盘、反焊盘、器件等数据结构,之后将ODB++版图格式转换为IPC2581这一更智能、更完善、更通用的标准版图格式,并利用EDA软件平台导入经过格式转换后的IPC2581格式版图并绘制。过去的半个多世纪,半导体行业一直遵循着摩尔定律高速发展,即集成电路可以容纳的晶体管的数目大约每18-24个月会翻一番,但随着晶体管沟道达到1纳米的极限尺寸后,硅工艺的发展愈发趋近于其物理极限,集成电路通过缩小沟道尺寸实现摩尔定律变得极为困难,半导体行业进入后摩尔时代。在后摩尔时代,不再仅通过沟道尺寸来提升芯片性能,而是在新材料、新工艺、新架构、新的封装方式等多个方向上合力提升芯片的性能。新材料、新工艺、新架构势必会给信号完整性带来巨大的挑战,对于版图上的高速链路,面临的抖动、串扰、码间干扰等信号完整性问题越来越严重,对高速链路系统的建模及信号完整性分析变得尤为重要,本文将建立一套完整的高速链路通道建模仿真流程,包含信号从发射端到信道,最终被接收端接收的过程,另外集成了均衡、抖动等技术,最后使用眼图、浴盆曲线等评估高速链路的性能。本设计将实现版图格式解析与转换、高速串行链路通道建模仿真流程的软件工具。版图解析转换模块将详细阐述ODB++、IPC2581标准版图格式中关于层叠、焊盘、过孔、器件等的定义并解析,之后将ODB++版图格式转换为IPC2581版图格式,建立ODB++、IPC2581信息的对应关系。通道仿真模块又包含四个部分,分别是发射端、通道处理、接收端、后处理,工具将显示信号经过每个模块之后的信号波形及其眼图,也可以通过浴盆曲线来评估信号的质量,发射端和接收端均集成均衡技术,以降低信号经过信号其高低频部分的衰减差。通道处理部分集成了一个S参数查看器,可以查看S参数的基本信息,参数曲线,也可以对参数进行修改操作。最后是对版图解析与转换、通道仿真这套工具的算法正确性和效率验证。

关键词： ODB++ IPC2581 信号完整性通道仿真均衡 S参数

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串扰对25G背板信号完整性的影响

串扰对25G背板信号完整性的影响