通信接口电路输出级模拟方法研究

摘要

在数字系统之间高速通信中，发送端输出级至接收端输入级路径中的阻抗不匹配会导致接收端信号出现反射、振铃等信号完整性问题，进而引起物理层通信故障。为了测试接收系统与不同特性输出级互连兼容性，需要一种输出级特性可调的测试设备。本文针对这一问题，研究输出级特性模拟方法，并搭建对应的硬件平台。输出级模拟方法以IBIS模型为基础，针对模型中各部分的特点，分别研究其最优模拟方法。研究内容主要涉及以下几个方面:
　　1)箝位端直流特性模拟方法。针对箝位端直流特性曲线的特点，将非线性曲线线性化。根据二极管的特性，阐述分立元器件的模拟难度，并提出基于精密整流的模拟方法。分析箝位端的实际工作电流，缩小特性曲线的模拟范围，从而提高了箝位端的模拟精度。通过多组仿真实验，指出模拟方法的精度和影响其性能指标的因素。
　　2)驱动端直流特性模拟方法。针对驱动端直流特性曲线的特点，阐述基于数模转换和基于分段线性模拟方法的缺点，提出基于晶体管反馈的模拟方法，即用通用晶体管和外围反馈电路模拟一定参数的目标晶体管。然后从实现角度出发，对比两种实现方法，得到最优方案。最后将该模拟方法拓展至输出级。通过仿真实验，分析模拟方法的精度和影响性能指标的因素。
　　3)驱动端瞬态特性模拟方法。根据驱动端瞬态波形测试方法，针对晶体管的特性推导出二波形和四波形模拟方法，详细介绍控制电压推导过程。通过仿真实验比较瞬态效应前后的输出波形，证明该方法能够减弱瞬态尖峰噪声，对波形改善有一定的效果。
　　4)输出级模拟实验验证。根据上述模拟方法，搭建对应的硬件测试平台。通过比较实际通信芯片和输出级模拟平台的输出波形，证明模拟实验与仿真实验结果相一致。

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摘要

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表格目录

1 绪论

1．1 通信接口电路输出级模拟方法研究背景

1．2 通信接口电路输出级模拟方法研究现状

1．2．1 故障注入方法研究现状

1．2．2 故障波形发生器研究现状

1．2．3 输出级模型研究现状

1．3 课题研究内容与研究意义

1．3．1 课题研究内容

1．3．2 课题研究意义

2 箝位端直流特性分析及其模拟方法

2．1 箝位端特性分析

2．2 箝位端特性模拟方法

2．2．1 基于二极管的模拟方法

2．2．2 基于精密整流的模拟方法

2．3 箝位端特性测试方法及其仿真验证

2．3．1 箝位特性测试方法

2．3．2 箝位特性测试指标

2．3．3 箝位特性仿真分析

2．4 本章小结

3 驱动端直流特性分析及其模拟方法

3．1 驱动端直流特性曲线分析

3．2 基于数模转换的模拟方法

3．3 基于折线法的模拟方法

3．4 基于晶体管的模拟方法

3．4．1 基于初始阻抗及饱和电流的模拟方法

3．4．2 基于晶体管反馈的模拟方法

3．5 基于晶体管反馈的改进模拟方法

3．5．1 基于双晶体管切换的改进方法

3．5．2 基于电压比较器的改进方法

3．6 驱动端直流特性模拟方法验证

3．7 本章小结

4 输出级瞬态特性分析及其模拟方法

4．1 输出级瞬态特性分析

4．2 输出级瞬态特性模拟方法

4．2．1 二波形模拟方法

4．2．2 四波形模拟方法

4．3 输出级瞬态特性模拟方法验证

4．4 本章小结

5 输出级模拟实验验证

5．1 箝位端模拟方法测试

5．2 驱动端模拟方法测试

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的科研成果