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文檔簡介
1、在信號與信息處理領域,數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)揮著至關重要的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設備很難滿足未來高帶寬、大容量、高實時性的數(shù)據(jù)處理需求。然而,總線技術(shù)的不斷更新?lián)Q代使得高速數(shù)據(jù)采集成為可能。PCI Express(PCI-E)總線作為第三代I/O總線技術(shù),以其突出的性能和超高的傳輸速率廣泛應用于當前的數(shù)據(jù)采集設備中。通常,低通道數(shù)的PCI-E數(shù)據(jù)采集卡可以采用簡單的電子設計自動化(EDA)軟件如Protel完
2、成電路原理圖和印制電路板(PCB)的設計。然而,對于高通道數(shù)PCI-E數(shù)據(jù)采集卡,由于信號傳輸速率更高,在PCB的設計過程中需要重點考慮反射和串擾等信號完整性問題,因而簡單的EDA軟件已無法滿足設計需要。為此,本文采用一種更為先進的EDA軟件Cadence,按照高速PCB設計流程,從原理圖設計,到PCB的布局布線,再到PCB的仿真優(yōu)化,最后到電路板的調(diào)試,初步實現(xiàn)了基于8通道PCI-E總線的高速數(shù)據(jù)采集卡的研制。
論文首先對整
3、個硬件系統(tǒng)進行模塊化,并針對各模塊進行芯片選型與實現(xiàn)方案的設計。在規(guī)劃好系統(tǒng)的實現(xiàn)方案之后,根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊針對采集卡各模塊進行原理圖的設計。
在PCB設計階段,采用的是高速PCB設計方法。在高速PCB設計中,信號的高頻化和窄沿化所帶來的信號完整性問題需要特別考慮,這將直接關系到設計最終能否實現(xiàn)預期的功能。高速PCB設計中包含信號完整性仿真,由于仿真可以最大程度地改善信號完整性問題,因而PCB設計成為整個高速數(shù)據(jù)采集卡研制過程
4、中的重點。在本階段,論文首先對比了傳統(tǒng)PCB設計方法與高速PCB設計方法的不同,然后在介紹反射與串擾兩大主要信號完整性問題理論知識的基礎上,從分層、布局、信號完整性仿真以及布線這四個方面對采集卡進行實際的PCB設計。采集卡的信號完整性仿真為本文的重中之重,通過仿真得到一些具有指導意義的約束規(guī)則,如匹配端接、線間距、耦合長度、差分走線靜態(tài)公差等,利用這些約束規(guī)則驅(qū)動布局布線,最終在保證良好的信號質(zhì)量的前提下完成采集卡研制過程中最為關鍵的P
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