LVDS信号在PCB上的设计要点

2.LVDS信号在PCB上的设计要点

LVDS信号被广泛应用于计算机、通信以及消费电子领域，并被以PCI-Express 为代表的第三代I/O标准中采用，而在我们的项目中PCI-Express信号正是采用的是LVDS信号。LVDS信号不仅是差分信号，而且还是高速数字信号。因此LVDS 传输媒质不管使用的是PCB线还是电缆，都必须采取措施防止信号在媒质终端发生反射，同时应减少电磁干扰以保证信号的完整性。只要我们在布线时考虑到以上这些要素，设计高速差分线路板并不很困难。下面简要介绍LVDS信号在PCB 上的设计要点：2.1布成多层板有LVDS信号的电路板一般都要布成多层板。由于LVDS 信号属于高速信号，与其相邻的层应为地层，对LVDS信号进行屏蔽防止干扰。对于密度不是很大的板子，在物理空间条件允许的情况下，最好将LVDS信号与其它信号分别放在不同的层。例如，在四层板中，通常可以按以下进行布层：LVDS 信号层、地层、电源层、其它信号层。2.2 LVDS信号阻抗计算与控制。LVDS信号的电压摆幅只有350mV,适于电流驱动的差分信号方式工作。为了确保信号在传输线当中传播时不受反射信号的影响，LVDS信号要求传输线阻抗受控，通常差分阻抗为100+/-10Ω。阻抗控制的好坏直接影响信号完整性及延迟。如何对其进行阻抗控制呢？（1）确定走线模式、参数及阻抗计算。LVDS分外层微带线差分模式和内层带状线差分模式。阻抗可以通过合理设置参数，利用相关软件计算得出。通过计算，阻抗值与绝缘层厚度成正比，与介电常数、导线的厚度及宽度成反比。（2）走平行等距线及紧耦合原则。确定走线线宽及间距后，在走线时严格按照计算出的线宽和间距，两线的间距要一直保持不变，也就是要保持平行（可以放图）。同时在计算线宽和间距时最好遵守紧耦合的原则，也就是差分对线间距小于或等于线宽。当两条差分信号线距离很近时，电流传输方向相反，其磁场相互抵消，电场相互耦合，电磁辐射也要小得多。而且要两条线走在同一层，避免分层走线。因为在PCB板的实际加工过程中，由于层叠之间的层压对精确度大大低于同层蚀刻精度，以及层压过程中的介质流失，不能保证差分线的间距等于层间介质厚度，会造成层间差分对的差分阻抗变化。(3)走短线、直线。为确保信号的质量，LVDS差分对走线应该尽可能地短而直，减少布线中的过孔数，避免差分对布线太长，出现太多的拐弯，拐弯处尽量用45°或弧线，避免90°拐弯。不同差分线对间处理LVDS对走线方式的选择没有限制，微带线和和带状线均可，但是必须注意要有良好的参考平面。对不同差分线之间的间距要求间隔不能太小，至少应大于3-5倍差分线间距。必要时在不同差分线对之间加地孔隔离以防止相互间的串扰。LVDS信号尽量远离其它信号。LVDS差分信号不可以跨平面分割。尽管两根差分信号互为回流路径，跨分割不会割断信号的回流，但是跨分割部分的传输线会因为缺少参考平面而导致阻抗的不连续（如图所示，其中GND1、GND2为LVDS相邻的地平面）。

图1：差分对线接收端的匹配电阻的布局。对接收端的匹配电阻到接收管脚的距离要尽量靠近。同时匹配电阻的精度要控制。对于点到点的拓扑，走线的阻抗通常控制在100Ω,但匹配电阻可以根据实际的情况进行调整。电阻的精确度最好是1％-2％。因为根据经验，10％的阻抗不匹配就会产生5％的反射。

三、串行LVDS信号的仿真分析

以上分析了LVDS信号设计时必须注意的事项，虽然在PCB设计的时候一般都会遵守以上的规则进行，但是为了能够提高设计的正确性和准确行必须对PCB进行信号完整行仿真，通过仿真得到信号的串扰、延时、反射和眼图波形，从而达到设计即正确的目标。信号完整性问题的仿真流程是先建立元器件的仿真模型，然后进行前仿真确定布线过程的参数和约束条件，物理实现阶段按照约束条件进行设计，最后进行后仿真，验证设计是否满足设计要求。在整个流程中模型的精确性直接影响仿真的结果，而在前仿真和后仿真阶段用到的仿真分析方法对于仿真结果同样至关重要，而在本设计中采用了精确度较高的spice模型。下面结合实际的项目来说明仿真在本设计的实施过程。

3.1. PCB叠层设置

由上面的分析知道，PCB板的叠层设置和信号的耦合以及阻抗计算都有着密切的关系，所以在开始PCB设计之前必须进行叠层设计，然后进行信号的阻抗计算。在本设计中的叠层设计见下图：

图2：叠层设计由于PCB密度较高，本设计采用10层板的叠层结构，经过合理的安排叠层厚度，通过allegro计算，表面微带和内层带状线的差分线在线宽6㏕线间距6㏕时，阻抗理论计算值分别为100.1和98.8Ω。符合阻抗控制要求。

3.2. 设置直流电压值

这一步骤主要是为某些特定的网络（一般是电源地等）指定其直流电压值，确定DC电压加在网络上，执行EMI仿真需要确定一个或多个电压源管脚，这些电压值包涵了模型在仿真过程中使用的参考电压信息。

3.3. 器件设置

在allegro仿真的时候allegro会把器件分成三大类：IC、连接器和分立器件（电阻电容等），allegro会依据器件类型来给器件的管脚分配仿真属性，分立器件和连接器的管脚属性为UPSPEC，而IC的管脚属性可以为IN、OUT和BI 等。

3.4. 模型分配

在板级高速PCB仿真过程中主要用要的模型有器件模型和传输线模型。器件模型一般是由器件生产厂家提供的。在高速串行信号中，我们采用的是精度更高的SPICE模型来进行仿真分析。传输线模型则是通过仿真软件建模形成的。信号在传输时，传输线会使得信号完整性问题突出，因此仿真软件对传输线精确建模的能力直接影响仿真结果。

图3：差分对线模型b:带状线c:微带线而信号路径和返回路径所在的传输线不可能是理想的导体，因此它们都有有限的电阻，电阻的大小由传输线的长度和横截面积决定。任何传输线都可以划分为一系列串接线段。同样的在传输线之间的介质也不可能是理想的绝缘体，漏电流总是存在的。实际的传输线模型由无数个短线段组成，短线段的长度趋于零。关于传输线的模型是allegro自动分配的。仿真的时候主要是分配器件模型。

3.5. SI检查

SI Audit功能是用来检查某一个特殊的网络或者一群网络是否能够被提取出来进行分析，一般就是设置我们需要关注的高速网络，本设计主要关注LVDS串行信号。

3.6. 提取网络拓扑

从PCB中提取待关注信号的拓扑结构，一般包括驱动端和接收端，以及传输线和相关的匹配电阻电容等，可以从拓扑结构中看出该网络经过那些路径，那些会对信号的传输造成影响。本文仅以其中一个信号的网络拓扑图为例：如图4所示：

图4 差分对线的网络拓扑

3.7. 查看波形

以上的相关步骤设置好以后就可以进行仿真了，allegro可以进行信号的反射仿真、串扰仿真，差分线还要进行眼图分析。当然仿真也分前仿真和后仿真，在利用allegro进行PCB设计的时候还需要结合仿真的结果实时的对设计进行修改以达到符合要求的目的。由于仿真过程复杂，步骤繁琐，在此不一一进行描述，差分对的布线有两点要注意，一是两条线的长度要尽量一样长，等长是为了保证两个差分信号时刻保持相反极性，减少共模分量。另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变，也就是要保持平行。平行的方式有两种，一为两条线走在同一走线层(side-by-side)，一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者side-by-side 实现的方式较多。等距则主要是为了保证两者差分阻抗一致，减少反射。对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。从仿真的S参数曲线图可以分析差分对的差分阻抗(differential impedance)，以及信号完整性。下面给出本设计中的关键信号仿真波形以供加以说明。从仿真图例图5看到，S11在0-3.0GHz 的频域范围内其最劣化的指标为：-16.770db以下 ,S22（粉红色的曲线）也不劣于-17db。这说明该差分对的差分阻抗(differential impedance)接近设计指标，信号完整性得到了保证。

图5：差分对线仿真S参数曲线

图6:差分对IN，OUT的HSPICE仿真图通过差分

对IN，OUT的HSPICE仿真，图6显示的结果：差分对线的对称良好。结论通过以上的仿真分析可知，在PCB的设计阶段对于高速LVDS信号的各项要求都能达到，而经过实际的PCB生产也证明了该设计的正确性，该产品运行稳定，完全能达到PCI-express高速数据传输的要求，可靠性高。由本文的分析可知，在高速串行信号的设计中，不仅考虑电路设计，其板图设计和仿真分析也同样的重要，而且随着信号的频率越来越大，影响信号的延时、串扰、信号完整性等的因素越来越复杂。同时控制这些因素的影响也越来越困难，工程师必须深入的分析布线设计、借助精确的模型、有效的仿真和科学的分析方法，才能给复杂的高速设计以正确的指导，减少修正周期确保设计成功。

直流稳压电源电路仿真设计实验报告

实验报告 姓名：实验名称：直流稳压电源电路仿真设计 班级：实验时间： 一、实验目的： 1、认识理解直流稳压电源的构成 2、理解分析直流稳压电源各组成模块的功能 3、掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。 4、掌握电源电路的仿真设计与分析方法。 二、实验内容： 1、直流稳压电源的基本组成 2、使用仿真软件绘制直流稳压电源电路，进行电路仿真测试 （1）整流电路参数及波形测量： 负载R L测量参数 直流分量（V）交流分量（V） V O波形 -15.309 8.037 240 -15.2857.956 120

D1 1B4B42 1 2 4 3 R1240Ω V1 220 Vrms 50 Hz 0° XSC1 A B Ext Trig + + _ _ +_ T1NLT_PQ_4_16 1 2 XMM1 6 5XMM2 3 4 (2)滤波电路参数测量 负载及电容 （R L /C ） 测量参数 直流分 量（V ） 交流 分量（V ） V O 波形 240/470 uF -20.22 3.75 120/100 uF -19.739 3.8

D1 1B4B42 1 2 4 3 R1 240ΩV1 220 Vrms 50 Hz 0° XSC1 A B Ext Trig + + _ _ +_ T1 NLT_PQ_4_16 1 2 XMM1 C1470uF 6 3 4 (3)稳压电路参数的测量 负载及电容 （R L /C ） 测量参数 直流分 量（V ） 交流 分量（V ） V O 波形 240/470 uF 0.379 0.027 120/100 uF 0.678 0.028

multisim buck电路仿真

第一章概述 1、1 直流―直流变换的分类 直流—直流变换器(DC-DC)就是一种将直流基础电源转变为其她电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为?48V,由于在通信系统中仍存在?24V(通信设备)及+12V、+5V(集成电路)的工作电源,因此,有必要将?48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源,以供实际使用。D C/DC变换就是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。主要有 (1)Buck电路——降压斩波,其输出平均电压小于输入电压,极性相同。 (2)Boost电路——升压斩波,其输出平均电压大于输入电压,极性相同。 (3)Buck－Boost电路——降压―升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电感传输。 (4)Cuk电路——降压或升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电容传输。 此外还有Sepic、Zeta电路。 1、2 直流—直流变换器的发展 当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm3,效率为(80～90)%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商、2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为(200～300)kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器(MOSFET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。

Buck电路的设计与仿真

uck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为 20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出 电压的0.5%，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的 电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 解：(1)工作频率为10kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ,开关频率为10kHz ; B 输入20V ，输出5V ，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>L c 则电感电流连续，实际电感值 可选为1.1~1.2倍的临界电感，可选择为4 10?H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 C=^^T s2 J =4.17 10 牛 8L^U 。 8 沃 4.5 沃 10 X0.0055 1 0000 (2)工作频率为50kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ,开关频率为50kHz ; B 输入20V ，输出5V ，可确定占空比 Dc=25% ; C.根据如下公式选择电感 . (1—DJR T (1 —0.25)汇10,. 1 L c (1 _DJR T 2 s (1-0.25)1° 亠 2 10000 = 3.75 10* H 5 (1-0.25) 0.75 10, H 50000 这个值是电感电流连续与否的临界值, L>Lc 则电感电流连续，实际电感值

L c T s 2

可选为1.2倍的临界电感，可选择为0.9 10" H ； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 分析：在其他条件不变的情况下，若开关频率提高 n 倍，则电感值减小为 1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论 2、Buck 电路仿真: 利用sim power systems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输 入电压为20V 的直流电压源，开关管选 MOSFET 模块（参数默认），用Pulse Gen erator 模块产生脉冲驱动开关管 建模: 分别做两种开关频率下的仿真 工作频率为10kHz 时 U o (1-D c ) 8L U o T s 2 5 (1-0.25) 1 8 0.9 10J 0.005 5 500002 = 0.833 10*F matlab20120510 ?

MATLAB电路仿真报告

课程设计 题目电路仿真 学院自动化学院 专业自动化专业 班级自动化0806班 姓名孙功武 指导教师徐腊梅 年月日

摘要 《电路原理》是电类专业必修的一门重要的技术基础课，它具有基础科学和技术科学的二重性，不仅是电类学生学习后续课程的基础，也直接为解决电工电子工程中的一些实际问题服务。大一下学期开始，通过对本课程的学习，我初步掌握了近代电路理论的一些基本知识和概念，能分析计算一些常见的，比较简单的基本电路，初步具有了解决实际问题的能力，并为后续课程的学习准备了必要的电路理论知识。其分析电路的常见方法有：节点电压法，网孔电流法，叠加原理分析法，戴维宁定理和诺顿定理等等。本文主要讨论用网口电流法来分析直流电路中关于电阻电路的计算方法。在这个分析解决问题的过程中需要运用到MATLAB软件。MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。本文就是通过对MATLAB编程计算出的结果和Simulink仿真出的结果进行对比，来的出所要的结论和效果。 关键词：电路原理，网孔电流法，MATLAB，SIMULINK，

Abstract The circuit principle of electricity class specialized is compulsory course is an important technology, it has the basic science and technology is not only the scientific duality, electricity class student learning courses, and subsequent direct solution for electrical and electronic engineering of some actual problems. A semester began, this course of study, I have mastered some modern circuit theory, the elementary knowledge and the concept of some common to analysis and calculation, the basic circuit is simple, is the ability to solve practical problems, and for subsequent course of study prepared necessary circuit theory knowledge. The analysis of the common method: circuit node voltage, current, mesh superposition principle analysis method, DaiWeiNing theorem and NORTON's theorem, etc. This paper discusses how to use the WangKou current method to analyze the dc resistance circuit in the calculation. In the analysis and problem solving process needs to apply MATLA B software. MATLAB is Matrix lab (Matrix of Laboratory), is the MathWorks company business mathematics software is used to develop, data visualization algorithm, data analysis and numerical calculation of senior technical calculation language and interactive environment, including MATLAB and Simulink two most. This paper is based on MATLAB calculation results and Simulink results, comparing to the conclusion of the effect.

电路原理图设计及Hspice实验报告

电子科技大学成都学院 （微电子技术系） 实验报告书 课程名称：电路原理图设计及Hspice 学号： 姓名： 教师： 年06月15日 实验一基本电路图的Hspice仿真 实验时间：同组人员： 一、实验目的 1.学习用Cadence软件画电路图。 2.用Cadence软件导出所需的电路仿真网表。 3.对反相器电路进行仿真，研究该反相器电路的特点。 二、实验仪器设备 Hspice软件、Cadence软件、服务器、电脑 三、实验原理和内容 激励源：直流源、交流小信号源。 瞬态源：正弦、脉冲、指数、分线段性和单频调频源等几种形式。 分析类型：分析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成，如直流分析（.OP）、交流小信号分析（.AC）、瞬态分析（.TRAN）等分析语句，以及初始状态设置（.IC）、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。 基本原理：(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|> |UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD，即输出电平. (2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD>UTN，V1导通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能. 四、实验步骤

1.打开Cadence软件，画出CMOS反相器电路图，导出反相器的HSPICE网表文件。 2.修改网表，仿真出图。 3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。 4.对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。 5.分析仿真结果，得出结论。 五、实验数据 输入输出仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos *.tran 200p 20n .dc vin 0 5 1m sweep data=w .print v(1) v(2) .param wp=10u wn=10u .data w wp wn 10u 10u 20u 10u 40u 10u 40u 5u .enddata vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=wp m2 out in 0 0 nch l=1u w=wn .alter vcc vcc 0 3 .end 图像： 瞬态仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos .tran 200p 20n .print tran v(1) v(2) vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u

multisimbuck电路仿真设计

第一章概述 1.1 直流―直流变换的分类 直流—直流变换器（DC-DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为?48V，由于在通信系统中仍存在?24V（通信设备）及+12V、+5V（集成电路）的工作电源，因此，有必要将?48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源，以供实际使用。D C/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。主要有 （1）Buck电路——降压斩波，其输出平均电压小于输入电压，极性相同。 （2）Boost电路——升压斩波，其输出平均电压大于输入电压，极性相同。 （3）Buck－Boost电路——降压―升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反,电感传输。 （4）Cuk电路——降压或升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反，电容传输。 此外还有Sepic、Zeta电路。 1.2 直流—直流变换器的发展 当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，效率为（80～90）%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商.2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200～300)kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。

Buck电路设计与MATLAB仿真

Buck电路设计与仿真 姓名：朱龙胜 班级：电气1102 学号：11291065 日期：2014年5月10日 指导老师：郭希铮 北京交通大学

计算机仿真技术作业四 题目：Buck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出电压的0.5％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 2、Buck 电路理论计算: 由以下公式计算: 20.252.0.5A (1) 3.5% 8() 4.2o d o o o s o s d o LB OB V D V V I R V T D V LC DT V V I I L = == =?-==-== 1.占空比: 负载电流: 纹波电压: 电流连续条件： 得到下列计算结果 3、Buck 电路仿真: 利用simpowersystems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输入电压为20V 的直流电压源，开关管选MOSFET 模块(参数默认)，用Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。 (1)使用理论计算的占空比(D=0.25)，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。 4、仿真过程:: A ．建立模型: 建立仿真模型如下如所示 :

B. 记录数据: 仿真算法选择ode23tb,最大步长为0.1s ，占空比D=0.25进行仿真，记录数据如下表所 C ．仿真过程: 当f s =10KHz,L=0.375mH C=500μF, 占空比D=0.25,电流连续的临界状态时，记录稳态直流电压值V o =4.736V ，稳态直流电压理论值5V 计算稳态直流纹波电压的理论值 2(1D)0.025V 8s o o T V V CL -?==,通过图中得到直流纹波电压为0.0267V 当fs=10KHz,L=0.375mH, C=500μF,占空比D=0.25,电流连续的临界状态时, 由(1)o S L V D T I L -?= ，得电感电流波动理论值是1A ，由图像得到电感电流波动值是 1A ，与理论计算相符合

模拟电子电路仿真和实测实验方案的设计实验报告

课程专题实验报告 （1） 课程名称：模拟电子技术基础 小组成员：孙涛，刘敏 学号：0，0 学院：信息工程学院 班级：电子12-1班 指导教师：房建东 成绩： 2014年5月25日 内蒙古工业大学信息工程学院课程专题设计任务书（1）

课程名称：模拟电子技术专业班级：电子12-1 指导教师（签名）： 学生姓名/学号：孙涛0 刘敏0

实验观察R B 、R C 等参数变化对晶体管共射放大电路放大倍数的影响 一、实验目的 1． 学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2． 掌握放大器电压放大倍数的测试方法及R B 、R C 等参数对放大倍数的影响。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、 信号发生器 2、 双踪示波器 SS —7802 3、 交流毫伏表 V76 4、 模拟电路实验箱 TPE —A4 5、 万用表 VC9205 四、实验内容 1．测量静态工作点 实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +? I E ＝E BE B R U U -≈Ic U CE = U CC －I C （R C ＋R E ）

图1 晶体管放大电路实验电路图 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝C C CC R U U U BE ＝U B －U E U CE ＝U C －U E 计算出放大器的静态工作点。 五．晶体管共射放大电路Multisim 仿真 在Multisim 中构建单管共射放大电路如图1(a)所示，电路中晶体管采用FMMT5179 （1）测量静态工作点 可在仿真电路中接入虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压表，以便测量I BQ 、I CQ 和U CEQ ，如图所示。

BUCK电路闭环控制系统的MATLAB仿真

BUCK 电路闭环PID 控制系统 的MATLAB 仿真 一、课题简介 BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Uo 总是小于输入电压U i 。通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感L 和电容C 的数值。 简单的BUCK 电路输出的电压不稳定，会受到负载和外部的干扰，当加入PID 控制器，实现闭环控制。可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。 二、BUCK 变换器主电路参数设计 2.1设计及内容及要求 1、 输入直流电压(VIN)：15V 2、 输出电压(VO)：5V 3、 输出电流(IN)：10A 4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV 5、 锯齿波幅值Um=1.5V 6、开关频率(fs)：100kHz 7、采样网络传函H(s)=0.3 8、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ，电感中的电阻压降 VL=0.1V ，开关管导通压降 VON=0.5V,滤波电容C 与电解电容 RC 的乘积为 F *Ωμ75

2.2主电路设计 根据以上的对课题的分析设计主电路如下： 图2-1 主电路图 1、滤波电容的设计 因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关， rr rr C L N 0.2V V R i I == ? （1） 电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。在本课题中取为75μΩ*F ，由式(1)可得R C =25mΩ，C =3000μF 。 2、滤波电感设计 开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如式(2)、(3)所示： IN O L ON L ON /V V V V L i T ---=?（2） O L D L OFF /V V V L i T ++=? （3） off 1/on s T T f += (4) 由上得： L in o L D on V V V V L T i ---=? (5) 假设二极管的通态压降V D =0.5V ，电感中的电阻压降V L =0.1V ，开关管导通压降V ON =0.5V 。利用ON OFF S 1T T f +=，可得T ON =3.73μS ，将此值回代式(5)，可得L =17.5μH

《电路仿真综合课程设计》课程报告

电路仿真综合课程设计 题目：基于Multisim10.0的数字时钟仿真设计姓名： 学号： 班级：10通信2班 指导老师： 日期：2012.04.23

一、设计目的 通过该课程的学习，学生可以学会和运用电路仿真软件，熟悉和掌握仿真软件对于电子电子路的虚拟仿真测试和分析，完成基础性、综合性和创新性的实验项目，最大限度的发挥学生的主观能动性；通过普及面非常广的计算机实现电路仿真，可以提供开放式实验环境，打破时间和地域的限制，还可以加强工程实际观念，培养严谨细致的工程设计作风，为本专业后续的专业实验、生产实践和科学研究打下基础。 二、设计内容与要求 1、具备时、分、秒显示功能；（注意这里的计时单位是50秒/分，50分/时，） 2、能够进行时、分校时； 3、可以实现10计时与20计时两种功能切换； 4、能进行整点报时，通过声光提示。 三、电路设计方案（包括电路的详细功能说明） 数字时钟由振荡器、分频器、译码显示、报时等电路组成。其中，振荡器和分频器组成标准秒信号发生器，直接决定计时系统的精度。由不同进制的计时器、译码器和显示器组成计时系统。将标准秒信号送入采用五十进制的“秒计时器”，每累计50秒就发出一个“分脉

冲”信号，该信号将作为“分计时器”的时钟脉冲。“分计时器”也采用五十进制计时器，每累计50min，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用二十或十进制计时器。译码显示电路将“时”“分”“秒”计时器的输出状态通过六位七段译码显示出来，可进行整点报时，计时出现误差时，可以用校时电路校时、校分。数字时钟的原理图如下： 数字时钟的原理框图 （1）秒脉冲产生电路 秒脉冲产生电路在此的功能有两个：一是产生标准秒脉冲信号，二是可提供整点报时所需的频率信号。 （2）计时器电路 根据数字时钟的原理图可知，整个计时器电路由秒计时器，分计时器和时计时器串联而成。秒脉冲信号经过6级计时器的计时。显示6位

buck电路设计

Buck变换器设计——作业 一．Buck主电路设计 1.占空比D计算 2.电感L计算 3.电容C计算 4.开关元件Q的选取 二. Buck变换器开环分析 三. Buck闭环控制设计 1.闭环控制原理 2.补偿环节Gc(s)的设计——K因子法 3.PSIM仿真 4. 补偿环节Gc(s)的修正——应用sisotool 5．修正后的PSIM仿真 四．标称值电路PSIM仿真 五．设计体会 Buck变换器性能指标: 输入电压：标准直流电压48V，变化范围：43V~53V

输出电压：直流电压24V ，5A 输出电压纹波：100mv 电流纹波：0.25A 开关频率：fs=250kHz 相位裕度：60 幅值裕度：10dB 一. Buck 主电路设计： 1.占空比D 计算 根据Buck 变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D 的变化范围。 .50V 48V 24U U D .4530V 53V 24U U D 0.558 V 43V 24U U D innom o nom max in o min min in o max ========= 2.电感L 计算 uH 105f i 2)D U -(U i 2)T U -(U L s L min o inmax L on(min) o inmax =?=?= 3.电容C 计算 uF 25.1250000 *1.0*825 .0vf 8i C s L ==??= 电容耐压值：由于最大输出电压为24.1V ，则电容耐压值应大于24.1V 。 考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故电容选取120uf/50V 电容。 4.开关元件Q 的选取

仿真电路心得体会.doc

仿真电路心得体会 篇一：电子仿真与制作心得体会 《电子制作技术与工艺》课程学习心得与总结 学院：核自 专业：地球化学 班级：一班 学号： 姓名：吴鹏 201006030107 《电子制作技术与工艺》课程 学习心得与总结 大学的选修课是为了丰富大学生的知识、提高大学生的文化、科学、技术、道德等各方面的素养水平而开设的课程。大学是培养人才的摇篮，是我们储备知识的摇篮，在大学里，学校设置了一些灵活多样的选修课，这丰富了我们的课余生活。因此，这学期我选修了一门叫做电子仿真与制作的课程，这是属于理科类的课程。以前，虽然在高中的时候我是学习理科的，但是到了大学，学习的是管理类的专业，时过一年，我对电子电路知识已经遗忘了，因此对于电子仿真与制作的学习只是停留在了基础知识的简单了解上，但这些知识也是很有趣的，为我枯燥的文科学习增添了一点趣味。 在短短的这几个课时里，通过这学期在选修课上的学习，使我对电子仿真与制作方面的知识有了一定的了解。老师主要是给我们简单地介

绍了电子仿真相关的知识，印象深刻的是老师给我们介绍了multisim 的电子电路仿真软件，它是用于电子电路的模拟的，还有集成电路的知识。课堂上，老师常常播放视频，通过视频让我们更直观得了解到诸如：焊接、芯片、电阻、电容等知识，提高了我们的学习兴趣。以下是我对电子仿真与制作课程学习的一些总结与感想。 首先通过学习，我认识到什么是电子电路仿真，就是用图形化的显示方式或数字模拟方式对电子电路的实际工作状态进行虚拟现实的模拟，用计算机实现电路功能和电路特性的分析。看来，计算机的发展真的给我们带来了便利，现在通过各种软件我们可以对现实的事物做一些虚拟，方便了我们的实验。 其次，通过学习，我认识了一些电子元件，这些是做实验的基础知识。如：线路板，它是各种电子元件，线路的载体，电子新产品的心脏所在地。还有一些基本元件，如：电阻，它是电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗（功率）的部分，它在电路中起着限流，分压，偏置等作用。还有电容，它是衡量导体储存电荷能力的物理量，它的主要特性是隔直流通交流，电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小。还有电感线圈(电感)，具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性。最重要的是了解到了集成电路，它是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文为缩写为Ic，也俗称芯片。对待这短短的几次课，我保证每次课都去，因此也在课堂上收获了不少。这些就是我在课堂上学习到的简单的知识，简单但是有趣。 然后，是对电子电路仿真软件multisim的了解。multisim软件就是一

BUCK电路的Saber仿真

功率变换器计算机仿真与设计题目BUCK变换器电路设计 学生姓名 学号 学院 专业电气工程及自动化 班级 指导教师 2013年 10月 20日

一、设计要求 1.1 设计指标： 设计一个BUCK直流变换器，主电路拓扑如图1.1（参数需重新设置），使得其满足以下性能要求： 高压侧蓄电池输入电压V in：30-60V(额定电压48V) 低压侧直流母线输出电压V out：24V 输出电压纹波V out（p-p）：25mV 输出电流I out：2A 开关频率f s：200kHz 电感电流临界连续时I G：0.1A 12 图1.1

二、开环参数计算及仿真 2.1 主电路参数计算： (1)高压侧输入电压V in 变化范围为30-60V ，低压侧输出电压V out 为24V ，则占空比： 8.030 24 min max === in out V V D 4.06024 max min === in out V V D 5.048 24 === innom out nom V V D (2)由于输出电流I out 为2A ，故负载电阻：12out out V R I = =Ω (3)根据电感电流临界连续时I G ：0.1A ，可由下式计算得滤波电感感值： H T I U L U T I L OFF o o CCM o μμ3605)4.01(2 .024 2max min )min(=?-?--==?=?? (4)根据输出电压纹波V out （p-p ）为25mV ，可由下式计算得滤波电容容值： uF f V I C I T C idt C V p p out ripple o p p out T 510 200102582 .082211133)(0) (2=????==?==---? 取F C f μ10=，其中开关频率f 为200KHZ 。 在实际器件中，电容存在寄生电阻，因此实际器件仿真时，电容的选取如下： Ω ====???=??=?-m 125ESR ,600C ,u 520C 25,10652.0min max pp 6 uF F mV V C ESR I V 取而 2.2 开关管及二极管应力计算： （1）开关管的选取 功率管承受的最大电压为60V ，流过开关管电流最大值为2A ，开关管电压电流降额系数均为0.5，则开关管电压要大于或等于120V ，电流最大值要大于4A 。粗略以最大占空比计算电流的有效值为3.2A ，则最大功率为384W ，取400W 。根据仿真,可选irf460作为开关管。 （2）二极管的选取

模电仿真实验报告。

模电仿真实验报告。

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模拟电路仿真实验报告 张斌杰生物医学工程141班学号6103414032 Multisim软件使用 一、实验目的 1、掌握Multisim软件的基本操作和分析方法。 二、实验内容 1、场效应管放大电路设计与仿真 2、仪器放大器设计与仿真 3、逻辑电平信号检测电路设计与仿真 4、三极管Beta值分选电路设计与仿真 5、宽带放大电路设计与仿真 三、Multisim软件介绍 Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 一、实验名称: 仪器放大器设计与仿真 二、实验目的 1、掌握仪器放大器的设计方法 2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力 3、熟悉仪器放大器的调试功能 4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器，毫伏表信 号发生器等虚拟仪器的使用 三、设计实验电路图：

基于BUCK电路的电源设计

现代电源技术 基于BUCK电路的电源设计

学院：专业：姓名：班级：学号：指导教师：日期：

目录 摘要 (4) 一、设计意义及目的 (5) 二、Buck电路基本原理和设计指标 (5) 2.1 Buck电路基本原理 (5) 2.2 Buck电路设计指标 (7) 三、参数计算及交流小信号等效模型建立 (7) 3.1 电路参数计算 (7) 3.2 交流小信号等效模型建立 (11) 四、控制器设计 (12) 五、Matlab电路仿真 (18) 5.1 开环系统仿真 (18) 5.2 闭环系统仿真 (19) 六、设计总结 (22)

摘要 Buck电路是DC-DC电路中一种重要的基本电路，具有体积小、效率高的优点。本次设计采用Buck电路作为主电路进行开关电源设计，根据伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，通过交流小信号模型的建立和控制器的设计，成功地设计了Buck电路开关电源，通过MATLAB/Simulink进行仿真达到了预设的参数要求，并有效地缩短了调节时间和纹波。通过此次设计，对所学课程的有效复习与巩固，并初步掌握了开关电源的设计方法，为以后的学习奠定基础。 关键词：开关电源设计 Buck电路

一、设计意义及目的 通常所用电力分为直流和交流两种，从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，因此需要进行电力变换。常用的电力变换分为四大类，即：交流变直流（AC-DC），直流变交流（DC-AC），直流变直流（DC-DC）,交流变交流（AC-AC）。其中DC-DC电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路又称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，主要包括六种基本斩波电路：Buck电路，Boost电路，Buck-Boost电路，Cuk电路，Sepic电路，Zeta 电路。其中最基本的一种电路就是Buck电路。 因此，本文选用Buck电路作为主电路进行电源设计，以达到熟悉开关电源基本原理，熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，熟练的运用开关电源直流变压器等效模型，熟悉开关电源的交流小信号模型及控制器设计原理的目的。这些知识均是《线代电源设计》课程中所学核心知识点，通过本次设计，将有效巩固课堂所学知识，并加深理解。 二、Buck电路基本原理和设计指标 2.1 Buck电路基本原理 Buck变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器，主要用于电力电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。其基本结构如图1所示：

电路设计与仿真报告完成版

实验一用硬件描述语言设计电路 一、实验目的 用硬件描述语言AHDL(Altera HardwareDescription Language)、Verilog HDL等自主设计电路，完成相应功能。 二、实验程序 1、比较器设计（采用VerilogHDL语言） modulecompare_n(x,y,xey,xgy,xsy); input [3:0]x,y; outputxey,xgy,xsy; regxey,xgy,xsy; always@(x or y) begin if (x==y) xey=1; elsexey=0; if (x>y) xgy=1; elsexgy=0; if (x

begin count<=0; temp1<=~temp1; end else count<=count+1; end always@(negedgeclockin) begin if(count==1) temp2<=~temp2; end assignclockout=temp1^temp2; endmodule 实验波形 给定的时钟clockin周期为20ns,经过MAX+plusⅡ仿真后得到如下波形： 从上面的波形可以看出，输出信号的频率变为输入时钟信号频率的三分之一，实现了三分频。

题目-Buck电路的设计与仿真

题目：Buck 电路的设计与仿真 1、Buck 电路设计： 设计一降压变换器，输入电压为20V ，输出电压5V ，要求纹波电压为输出电压的0.5％，负载电阻10欧姆，求工作频率分别为10kHz 和50kHz 时所需的电感、电容。比较说明不同开关频率下，无源器件的选择。 解：（1）工作频率为10kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ，开关频率为10kHz ； B.输入20V ，输出5V ，可确定占空比Dc=25%； C.根据如下公式选择电感 H T R D L s c c 41075.310000 1 210)25.01(2)1(-?=??-=-= 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>c L 则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为H 4 105.4-?； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值 =?-= 2008)1(s c T U L D U C 2 410000 15005.0105.48)25.01(5?????-?-=F 4 1017.4-? （2）工作频率为50kHz 时， A.主开关管可使用MOSFET ，开关频率为50kHz ； B.输入20V ，输出5V ，可确定占空比Dc=25%； C.根据如下公式选择电感 H T R D L s c c 41075.050000 1 210)25.01(2)1(-?=??-=-= 这个值是电感电流连续与否的临界值，L>Lc 则电感电流连续，实际电感值可选为1.2倍的临界电感，可选择为H 4 109.0-?； D.根据纹波的要求和如下公式计算电容值

=?-= 2008)1(s c T U L D U C 2 450000 15005.0109.08)25.01(5?????-?-=F 4 10833.0-? 分析： 在其他条件不变的情况下，若开关频率提高n 倍，则电感值减小为1/n ，电容值也减小到1/n 。从上面推导中也得出这个结论。 2、Buck 电路仿真： 利用simpowersystems 中的模块建立所设计降压变换器的仿真电路。输入电压为20V 的直流电压源，开关管选MOSFET 模块(参数默认)，用Pulse Generator 模块产生脉冲驱动开关管。分别做两种开关频率下的仿真。 （一）开关频率为10Hz 时； (1)使用理论计算的占空比，记录直流电压波形，计算稳态直流电压值，计算稳态直流纹波电压，并与理论公式比较，验证设计指标。 由第一步理论计算得占空比Dc=25%； 实验仿真模型如下所示（稳态直流电压值为4.299V ）： 直流电压整体波形如下所示：

电路仿真实习报告

西安郵電學院 电路分析基础课程设计 报告书 系部名称：电子与信息工程系学生姓名：** 专业名称：电子与信息工程 班级：电子060* 2007 年11 月28 日至2007 时间： 年12 月7 日

课程设计内容 1、仿真设计 设计1： 用网孔法和节点法求解电路。 （a ） 用网孔电流法计算电压u 的理论值。 （b ） 利用multisim 进行电路仿镇，用虚拟仪表验证计算结果。 （c ） 用节点电位法计算电流I 的理论直。 （d ） 用虚拟仪表验证计算结果。 电路图： R2 结果：（网孔法）Ia=2a Ia=2A 3Ia+5Ib-Ic=2V Ib=1A Ic=-3A Ic=-3A 所以： （节点法）(1/3+1)U1-U2=2A U1=3V U1+2U2=3-2A U2=2V 所以：I=U1/3=1A

结论分析：虚拟仪表显示结果与计算结果一致。 设计2：叠加定理和齐次定理的验证。 （a ） 使用叠加定理求解电压U 的理论值； （b ） 利用multisim 进行电路仿真，验证叠加定理。 （c ） 如果电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍， 是用齐次定理，计算此时的电压U ； （d ） 利用multisim 对(c)进行电路仿真，验证齐次定理。 电路图及结果： 将电压表置零（短路），此时： (1+1/2+1/4)Ua-1/4Ub=3U1 (1/4+1/2)Ub-1/4Ua=2 U1=7V Ub=U1

将电流表置零（开路），此时： 7I1-I2=0 -I1+3I2-2I3=4 U2=9V I3=-3U2 4-2I1-U2=0

Buck电路闭环控制器设计仿真设计

Buck 电路闭环控制器设计 15121501 曾洋斌 作业要求： 1、 建立Buck 电路的状态平均模型，设计系统闭环控制器； 2、 分析稳态误差产生原因，并提出改进措施，并进行仿真； 3、完成作业报告。 4、Buck 电路参数：输入电压为20V ，输出电压5V ，负载电阻4欧姆，电感1×10-3H ，电容5×10-4F ，开关频率20kHz 。 一、Buck 电路的状态平均模型 根据题目所给参数，容易计算得其占空比为25%，Buck 电路如图1所示： S V o V 图1：Buck 电路 根据状态空间平均法建模步骤如下： 1、列写状态方程、求平均变量 设状态方程各项如下： [()()]T L o i t v t =x ()s u v t = ()VD y i t = 则有状态方程如下： x =Ax +Bu T y =C x

（1）列写[0，1S d T ]时间的状态方程 如图2所示，根据KCL 、KVL 以及电感电容的特性可以得到状态方程的系数 矩阵如下所示： 11011L C RC ?? - ? = ? ?- ???A ，11[0]T L =B ，1[00]T =C S V o V 图2：开关VT 导通状态 （2）列写[1S d T ，S T ]时间的状态方程 如图3所示，根据KCL 、KVL 以及电感电容的特性可以得到状态方程的系数 矩阵如下所示： 21011L C RC ??- ? = ? ?- ???A ，2[00]T =B ，2[10]T =C S V o V 图3：开关VT 关断状态 因此，在[0，1S d T ]和[1S d T ，S T ]两个时间段分别有如下两种状态方程：