数模混合电路设计方法的研究及其在智能传感器设计中的应用

摘要

数模混合电路的设计在电路设计中占有非常重要的地位，在信号拾取、射频通信电路中都存在着此类电路。对这一部分电路的设计通常采取模拟电路+数字电路的方法，但是随着芯片尺寸的日益缩小，即使在PCB领域，布线密度也在日益增大，设计者不得不考虑数字开关信号对微弱模拟信号线的串扰效应，并最终引发了信号完整性问题。另一方面人们希望设计者的开发速度能够适应来自市场的压力。因此必须探索新的设计方法，并在早期预测数模混合电路中的各种效应。 本文对市场上各种数模混合电路设计的EDA工具、其算法、描述语言进行了总结，指出统一的设计语言、统一的设计平台将是未来EDA工具的发展前景。在一个智能压力传感器的硬件设计中，通过分析压力传感器的特点，应用IEEE协会颁布的1076.1标准(VHDL-AMS语言)建立压力传感器行为模型，进行系统设计，从而探讨了基于IEEE1076.1(VHDL-AMS语言)混合信号电路设计方法的应用。由于该方法是在统一的HDL语言下设计模拟电路和数字电路，系统设计速度得到了很大提高，并增强了系统设计的可移植性和前期验证的功能。 在理论分析的前提下，第二阶段设计了智能传感器硬件电路，并在实际布版中加入了串扰耦合分析的对比电路。串扰噪声是数模混合电路设计中一个关键问题，在这个方面研究的内容主要是如何防止电磁干扰。本文针对传感器系统的特点，确立了互连线串扰和地跳是引起数模混合电路信号完整性问题的主要原因。先是在理论分析互连线串扰起因的前提下，建立了互连线串扰的数学分析模型。通过测量实际的布版电路，对模型进行了验证，结果表明此模型在PCB布版中是适用的，对造成串扰的各种因素进行了探讨，得出了定量的PCB设计数据。然后通过分析模拟器件和数字器件的内部电路特点，建立了地跳的SPICE分析模型。通过以上理论分析和实际测量，给出了解决数模混合电路中信号完整性问题的常用方法。

目录

文摘

英文文摘

华南理工大学学位论文原创性声明和版权使用授权书

第一章绪论

1.1数模混合电路研究背景

1.2数模混合电路设计方法的进展

1.2.1数字电路的设计方法

1.2.2模拟电路的设计方法

1.2.3数模混合电路EDA工具的新进展

1.2.4数模混合电路设计方法的新进展

1.3电磁兼容性

1.4课题来源

1.5论文研究内容

第二章基于VHDL-AMS的数模混合电路设计方法研究

2.1模拟电路设计层次的划分

2.2混合电路EDA工具典型算法

2.3建造数模混合电路统一设计平台

2.3.1 VHDL-AMS语言的特点

2.3.2基于VHDL-AMS建立数模混合电路系统设计平台

2.4数模混合电路设计方法小节

2.5基于VHDL-AMS设计方法在压力传感器行为建模中的应用

2.6传感器建模小结

第三章智能传感器系统硬件设计

3.1调理电路的设计

3.1.1放大电路的设计

3.1.2采样/保持电路的设计

3.1.3 AD转换电路的设计

3.2控制电路设计

3.3建立测试平台

3.4本章小结

第四章互连线间的串扰分析和建模

4.1信号完整性

4.1.1反射

4.1.2串扰

4.1.3地跳

4.2串扰的起因和表现

4.2.1互连线RCL模型

4.2.2互连线串扰模型的建立

4.2.3串扰影响因素分析

4.3地跳的起因和表现

4.3.1数字电路的输出级形式

4.3.2模拟电路的接收端结构

4.3.3混合SOC地跳模型

4.4本章小结

第五章基于神经网络算法的传感器非线性补偿及其Arm实现

5.1引言

5.2神经网络BP算法

5.3方案设计

5.3.1训练样本的建立

5.3.2神经网络的建立

5.3.3 Arm实现方案

5.4本章小节

结束语

参考文献

在学期间发表论文

致谢