基于VSC8248的高速误码测试系统的设计与实现
这是一篇关于电源完整性,信号完整性,误码测试,码型发生器的论文, 主要内容为在信息社会,通信己经成为人们生活中不可缺少的部分。人们对信息的需求越来越大,传统的以电信号为载体的通信系统、传输系统将逐渐被以光为载体的传输系统与通信系统所代替。光通信系统传输的信息容量大,传输速度快,抗干扰能力强,这使得通信系统的可靠性和有效性都得到了极大的提高。因此,光通信系统是最具潜力的,是通信系统的发展趋势。有效性和可靠性是衡量通信系统优劣的重要性能指标。在光通信中,数据经过发送设备、传输信道、接收设备后不可避免地会出现误码,从而影响通信系统的可靠性。通常将通信过程中出现的误码率大小来衡量通信系统的可靠性的好坏,因此如何统计出实际通信系统的误码率成为检测系统性能好坏的关键。高速误码测试主要用于测试光通信系统的误码率,它为验证系统的可靠性、诊断通信故障提供了最优的技术测试方案。 本文针对当前的误码测试系统测试速率单一且无法满足更高速率的光通信系统误码测试,研制了一种测试速率更高的误码测试系统。它很好的兼容了以前的高速误码测试系统的测试速率,同时也将连续误码测试速率提高到11.318Gbps,主要对光通信系统中不同速率的SFP、SFP+、XFP光收发模块进行误码测试,验证其可靠性。近年来,1OGbps速率的光通信系统已经在大力建设并投入使用,研制测试速率高达1OGbps的误码测试系统意义重大。本课题研制的高速误码测试系统是基于专用误码测试芯片VSC8248,测试速率从1.0625Gbps至11.318Gbps,可以兼容Ethernet、Fibre Channel、OTN、SDH、Infiniband的测试速率。 本文完成的主要工作如下： 理论分析了误码测试系统的实现方法、工作原理,提出了一种测试速率从1.0625Gbps至11.318Gbps的误码测试系统的设计方案,并通过几种方案的对比选择最优的设计方案。 设计了基于VSC8248的高速误码测试系统的硬件电路。运用高速电路设计的理论知识对电路设计的可行性进行了验证,电源系统的设计上采用了开关电源和线性稳压器的组合供电方式,使整个电源满足低噪声、高瞬态响应的要求。时钟电路的设计上通过编程来改变有源时钟的输出时钟频率,满足各种测试速率所要求的频点。 实现了软件设计的要点与思路,考虑到误码测试系统的实用性与易用性,本系统采用人机界面操作和单机独立操作来实现被测系统的误码测试；同时上位机通信方面采用串口通信和USB两种通信方式,满足不同接口情况下的误码测试功能。 本课题研究的系统测试速率从1.0625Gbps至11.318Gbps,电路的设计和PCB的设计上大量运用高速电路设计与传输线理论。本文从高速电路中出现的信号完整性问题、电源完整性问题出发,对高速PCB设计中的叠层设计、端接设计、阻抗控制设计、EMC设计进行理论分析,结合信号完整性仿真和电源完整性仿真,为系统的PCB设计提供最优的解决方案,提高了系统的整体性能。 针对高速误码测试系统低抖动要求,理论分析了抖动的来源,通过选择低抖动的时钟发生器和时钟缓冲器设计出低抖动的时钟发生电路,结合高速PCB的设计降低各种噪声引起的抖动,优化系统抖动,满足Ethernet、Fibre Channel、 OTN、SDH、Infiniband网络的抖动要求。 最终,本文完成了误码测试系统设计,并通过实物调试验证了其性能。完全覆盖1.0625Gbps至11.318Gbps速度率的误码测试；发送端信号上升时间在24ps-47ps间,峰峰值抖动小于0.28UI,满足10G Ethernet、SDH等标准；接收灵敏度35mv,XFP的光接收灵敏度达到-17dbm以下,完全满足当前被测设备对误码测试系统的性能要求。
家庭能源管理系统的设计与实现
这是一篇关于HEMS,以太网,远程抄表,远程控制,信号完整性的论文, 主要内容为近些年来，为了实现对家庭内能源的智能化控制，家庭能源管理系统已经成为研究的热点问题。国内外的部分大型公司已经提出了它们的相关设计产品，并在部分地方进行试点。然而，在我国小区智能化进程中，由于受到大部分城区能源网络比较老化的限制，全面推广小区智能化遇到了诸如能源网络改造工程大、时间久、成本高等问题。本文是针对我国旧式小区能源网络而提出的一款家庭能源管理系统（HEMS），在不需要对现有的能源网络进行大幅度改造的前提下，实现住宅内能源使用的远程管控。 本文主要完成了以下几个方面的工作：第一，对本系统进行了系统设计分析，确立了系统的相关功能需求以及系统设计的可行性方案；第二，根据系统设计分析，制定了系统设计的原理框图，并对系统的各模块电路设计提出了相关要求；第三，按照原理框图实现系统的各个模块电路，并使用Cadence软件完成整个系统电路的设计；第四，运用Cadence软件完成对系统的PCB设计；第五，运用Cadence软件完成对系统中高速电路（DDR3电路）的信号完整性仿真；最后，在系统PCB生产以后，完成了对系统的功能测试。 本文采用高性能的开关电源为系统的供电，使整个系统的电源满足低噪声、高瞬态响应的要求。系统的电量检测模块采用专用的电能测量芯片，确保了测量的准确性，同时采用多块芯片组合使用，扩展了系统的测量能力。接着利用光耦隔离器件良好的光电隔离性能以及三极管的开关特性，实现了系统与外部传感器的隔离，解决了系统受外界干扰的问题。针对现阶段智能产品对系统存储性能的要求，系统采用DDR3、Flash和SD Card相结合的方式，既保证了系统的运行速度，又保证了系统的存储量。与此同时，系统预留了大量的通信接口，提升了系统的扩展能力。 DDR3模块电路的设计是整个系统成败与否的关键问题之一。本文针对DDR3信号传输中可能存在的问题，利用高速电路设计的相关知识，结合Cadence高速电路设计工具，对系统的核心处理器与DDR3的信号传输进行仿真，通过与芯片手册的相关数据进行对比，最终确定了满足芯片噪声容限的相关参数，例如驱动器输出阻抗、信号线的特征阻抗、以及各类信号线的最小间距、线长等。解决了该模块电路的信号完整性问题。 经过测试表明：系统的电源部分，除了1.5V的其他电源纹波的峰峰值都不超过100mv，而1.5V电源作为DDR3的供电电源，在实际中测得的值为120mv，小于DDR3芯片手册中要求的150mv，所以系统的电源部分设计满足要求；系统的DDR3电路在实际测试中各信号没有明显的过冲现象，各信号的AC/DC特性满足芯片手册的要求；系统的UART接口电路的信号时序也满足相应芯片手册要求。系统的温度测试表明，系统在-20oC—+50oC的温度范围内均能正常工作，符合系统在实际生活中应用的标准。
家庭能源管理系统的设计与实现
这是一篇关于HEMS,以太网,远程抄表,远程控制,信号完整性的论文, 主要内容为近些年来，为了实现对家庭内能源的智能化控制，家庭能源管理系统已经成为研究的热点问题。国内外的部分大型公司已经提出了它们的相关设计产品，并在部分地方进行试点。然而，在我国小区智能化进程中，由于受到大部分城区能源网络比较老化的限制，全面推广小区智能化遇到了诸如能源网络改造工程大、时间久、成本高等问题。本文是针对我国旧式小区能源网络而提出的一款家庭能源管理系统（HEMS），在不需要对现有的能源网络进行大幅度改造的前提下，实现住宅内能源使用的远程管控。 本文主要完成了以下几个方面的工作：第一，对本系统进行了系统设计分析，确立了系统的相关功能需求以及系统设计的可行性方案；第二，根据系统设计分析，制定了系统设计的原理框图，并对系统的各模块电路设计提出了相关要求；第三，按照原理框图实现系统的各个模块电路，并使用Cadence软件完成整个系统电路的设计；第四，运用Cadence软件完成对系统的PCB设计；第五，运用Cadence软件完成对系统中高速电路（DDR3电路）的信号完整性仿真；最后，在系统PCB生产以后，完成了对系统的功能测试。 本文采用高性能的开关电源为系统的供电，使整个系统的电源满足低噪声、高瞬态响应的要求。系统的电量检测模块采用专用的电能测量芯片，确保了测量的准确性，同时采用多块芯片组合使用，扩展了系统的测量能力。接着利用光耦隔离器件良好的光电隔离性能以及三极管的开关特性，实现了系统与外部传感器的隔离，解决了系统受外界干扰的问题。针对现阶段智能产品对系统存储性能的要求，系统采用DDR3、Flash和SD Card相结合的方式，既保证了系统的运行速度，又保证了系统的存储量。与此同时，系统预留了大量的通信接口，提升了系统的扩展能力。 DDR3模块电路的设计是整个系统成败与否的关键问题之一。本文针对DDR3信号传输中可能存在的问题，利用高速电路设计的相关知识，结合Cadence高速电路设计工具，对系统的核心处理器与DDR3的信号传输进行仿真，通过与芯片手册的相关数据进行对比，最终确定了满足芯片噪声容限的相关参数，例如驱动器输出阻抗、信号线的特征阻抗、以及各类信号线的最小间距、线长等。解决了该模块电路的信号完整性问题。 经过测试表明：系统的电源部分，除了1.5V的其他电源纹波的峰峰值都不超过100mv，而1.5V电源作为DDR3的供电电源，在实际中测得的值为120mv，小于DDR3芯片手册中要求的150mv，所以系统的电源部分设计满足要求；系统的DDR3电路在实际测试中各信号没有明显的过冲现象，各信号的AC/DC特性满足芯片手册的要求；系统的UART接口电路的信号时序也满足相应芯片手册要求。系统的温度测试表明，系统在-20oC—+50oC的温度范围内均能正常工作，符合系统在实际生活中应用的标准。
AC-DC降压电路的系统级封装设计及SI/PI仿真
这是一篇关于系统级封装,引线键合,信号完整性,电源完整性的论文, 主要内容为随着便携式电子设备的发展,设备厂商对高性能高集成度高能量密度的快充设备需求量不断增多,产品性能的提升也为设计者提出了新的挑战。在产品设计方案上,当前主流的电源转换产品均采用驱动IC驱动功率器件的方案实现电源转化,在产品开发中需要有二次设计环节,研发周期较长,开发成本也相对较高。针对传统的电源转换方案中存在的弊端,本文对电源转换电路的系统级封装方案进行了探索,将主控IC与多个功率器件进行合封设计并对影响产品性能的各种因素进行了讨论分析,并通过正交试验的分析方法分析了设计参数的最优组合,通过参数优化提升了产品性能。主要工作如下:(1)电源完整性分析。基于电源完整性理论,探究了PDN(power delivery network)噪声形成的机理,并计算出基板的PDN阻抗,探究了介质参数对PDN阻抗的影响。对基板的谐振情况进行了分析,根据仿真结果确定谐振出现频率点以及对应的位置,探究了寄生参数对去耦电容阻抗特性的影响和在基板上的最佳安装方式,采用在基本上添加去耦电容的方式对谐振进行消除。最后对关键线路的电压降情况和电流密度情况进行了分析并与设计标准进行了对比。(2)键合线参数对损耗的影响及优化。探究了键合线参数变化对信号损耗情况的影响。采用控制变量法的研究思路将键合线参数设置为单因素变量设置仿真试验,对影响传输质量的相关因素进行探究,通过正交试验的方法将试验扩大化,采用归一化和加权平均相结合的方式对试验结果进行处理,根据正交试验得出的最佳参数组合得出在工作频率点键合线的最优结构,实现了对参数的优化效果。(3)走线参数变化对损耗的影响及优化。探究了平面走线参数变化对信号质量的影响,通过仿真分析得出各参数变化对信号损耗的一般规律,使用正交分析与极差分析相结合的方法得出走线参数的最优解。最后通过试验验证仿真所得的规律的正确性:分别将线宽、孔径、焊盘直径分别设置为自变量,采用控制变量法将三组参数分别设置为自变量并制作双层PCB板,使用矢量网络分析仪对其S参数进行测试,通过分析比较得出测试所得结论与仿真分析所得结论结果相一致的结果。综上,本文初步对DC-DC降压电路的封装设计环节需重点关注的研究内容进行了分析设计,同时对所关注的电学性能提出了相应的优化方案,旨在为实际工程设计环节提供指导意义。
家庭能源管理系统的设计与实现
这是一篇关于HEMS,以太网,远程抄表,远程控制,信号完整性的论文, 主要内容为近些年来，为了实现对家庭内能源的智能化控制，家庭能源管理系统已经成为研究的热点问题。国内外的部分大型公司已经提出了它们的相关设计产品，并在部分地方进行试点。然而，在我国小区智能化进程中，由于受到大部分城区能源网络比较老化的限制，全面推广小区智能化遇到了诸如能源网络改造工程大、时间久、成本高等问题。本文是针对我国旧式小区能源网络而提出的一款家庭能源管理系统（HEMS），在不需要对现有的能源网络进行大幅度改造的前提下，实现住宅内能源使用的远程管控。 本文主要完成了以下几个方面的工作：第一，对本系统进行了系统设计分析，确立了系统的相关功能需求以及系统设计的可行性方案；第二，根据系统设计分析，制定了系统设计的原理框图，并对系统的各模块电路设计提出了相关要求；第三，按照原理框图实现系统的各个模块电路，并使用Cadence软件完成整个系统电路的设计；第四，运用Cadence软件完成对系统的PCB设计；第五，运用Cadence软件完成对系统中高速电路（DDR3电路）的信号完整性仿真；最后，在系统PCB生产以后，完成了对系统的功能测试。 本文采用高性能的开关电源为系统的供电，使整个系统的电源满足低噪声、高瞬态响应的要求。系统的电量检测模块采用专用的电能测量芯片，确保了测量的准确性，同时采用多块芯片组合使用，扩展了系统的测量能力。接着利用光耦隔离器件良好的光电隔离性能以及三极管的开关特性，实现了系统与外部传感器的隔离，解决了系统受外界干扰的问题。针对现阶段智能产品对系统存储性能的要求，系统采用DDR3、Flash和SD Card相结合的方式，既保证了系统的运行速度，又保证了系统的存储量。与此同时，系统预留了大量的通信接口，提升了系统的扩展能力。 DDR3模块电路的设计是整个系统成败与否的关键问题之一。本文针对DDR3信号传输中可能存在的问题，利用高速电路设计的相关知识，结合Cadence高速电路设计工具，对系统的核心处理器与DDR3的信号传输进行仿真，通过与芯片手册的相关数据进行对比，最终确定了满足芯片噪声容限的相关参数，例如驱动器输出阻抗、信号线的特征阻抗、以及各类信号线的最小间距、线长等。解决了该模块电路的信号完整性问题。 经过测试表明：系统的电源部分，除了1.5V的其他电源纹波的峰峰值都不超过100mv，而1.5V电源作为DDR3的供电电源，在实际中测得的值为120mv，小于DDR3芯片手册中要求的150mv，所以系统的电源部分设计满足要求；系统的DDR3电路在实际测试中各信号没有明显的过冲现象，各信号的AC/DC特性满足芯片手册的要求；系统的UART接口电路的信号时序也满足相应芯片手册要求。系统的温度测试表明，系统在-20oC—+50oC的温度范围内均能正常工作，符合系统在实际生活中应用的标准。
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