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图形和Verilog混合输入的电路设计

实验六图形和Verilog HDL语言混合输入的电路设计

一、实验目的

1、学习在QUARTUSII软件中模块符号文件的生成与调用。

2、掌握模块符号与模块符号之间的连线规则与方法。

3、掌握从设计文件到模块符号的创建过程。

二、实验原理

在层次化的设计文件中，经常需要将已经设计好的工程文件生成一个模块符号文件作为自己的功能模块符号在顶层调用，该符号就像图形设计文件中的任何其它宏功能符号一样可被高层设计重复调用。本实验的实验原理就是用Verilog HDL语言分别实现50M信号源的分频、十进制、六进制模块，然后通过QUARTUSII软件合并成一个设计文件。实现60进制的功能。

三、实验内容

在实验中，时钟信号为50MHZ，经过分频电路分频后得到一个较低的频率（1HZ）做为计数器的时钟频率进行计数器的加法运算。得到的值在发光二级管上显示出来。实验箱中的数字时钟模块、按键开关LED与FPGA的接口电路，以及与FPGA的管脚连接在前面的实验中都做了详细说明，这里不在赘述。

四、实验步骤

1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。

2、选择File>new命令，新建一个Verilog文件。点击OK按钮确认，然后点击保存按钮，

弹出一对话框，重命名为fenpin.v,保存。在打开的文本编辑器中写分频程序

代码。

3、选择File>new命令，新建一个Verilog文件。点击OK按钮确认，然后点击保存按钮，

弹出一对话框，重命名为counter10.v,保存。在打开的文本编辑器中写十进制

程序代码。

4、选择File>new命令，新建一个Verilog文件。点击OK按钮确认，然后点击保存按钮，

弹出一对话框，重命名为counter6.v,保存。在打开的文本编辑器中写十进制

程序代码。

5、在File菜单中选择Create/Update项，进而选择Create Symbol for Current File，

点击确定按钮，即可创建一个代表刚才打开的设计文件功能的符号（.bsf），如图6-2所示。如果该文件对应的符号文件已经创建过，则执行该操作时会弹出提示信息，询

问是否要覆盖现存的符号文件。用户可以根据自己的意愿进行选择。

图6-2 从现行文件创建模块符号文件

6、用同样的方法对其它设计文件（counter10.V、counter6.V）进行模块符号文件的创

建。

7、模块符号文件创建完成后，再新建一个图形编辑文件，打开图形编辑器对话框。在图

形编辑器窗口的工件区双击鼠标的左键，或点击图中的符号工具按钮，或选择菜单Edit>Insert Symbol…，则弹出如图6-3所示的Symbol对话框。

图6-3 Symbol对话框

8、在Symbol对话框（图6-3）中的Project项下会出现前面创建的模块符号文件（fenpin、

counter10、counter6），我们现在就可以任意调用这些功能模块符号文件。

9、选取这些模块符号文件放置到工作区，调入需要的模块符号以后，进行符号之间的连

线，以及放置输入、输出或双向引脚。需要说明的是，在这个实验中，做为同步使能端的信号EN我们加入了一个VCC信号，使使能端信号EN有效。所有设计完成后的电路如图6-4所示。

图6-4 设计图形符号文件

10、对自己编写的图形符号输入文件程序进行保存，然后编译并仿真，对程序的错误进

行修改。

11、编译仿真无误后，依照拨动开关、LED与FPGA的管脚连接表（表1-1）或参照附

录进行管脚分配。表6-1是示例程序的管脚分配表。分配完成后，再进行全编译一次，以使管脚分配生效。

表6-1 端口管脚分配表

12、用下载电缆通过JTAG口将对应的sof文件加载到FPGA中。观察实验结果是否与

自己的编程思想一致。

五、实验现象与结果

以设计的参考示例为例，当设计文件加载到目标器件后,则八位LED发光二极管按一定的速率开始变化，按复位键显示的数值又从0开始。

六、实验报告

1、出仿真波形，并作说明。

2、自己设计文件，然后通过设计文件到模块符号文件的转换，设计自己的电路并在实

验系统中验证。进一步掌握这种方法。

3、写出在软件中通过其它方法从设计文件到模块符号文件的转换过程。

4、将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试结果记录下来。

XFP模块电路设计

XFP模块电路设计一、应用要求 1、多速率应用：TELECOM（SONET OC-192 and G.709 “OTU-2”） DATACOM（10 Gb/s Ethernet and 10 Gb/s Fibre Channel） 2、XFI（9.95Gb/s~11.7Gb/s）高速信号可以在改良的FR4电路板上传输 300mm或普通的FR4电路板上传输200mm。 3、热插拔智能化，能够提供模块的实时工作状态的监视值二、指标要求 3、封装结构：按照XFP-MSA的要求三、方案选择 1、发射器件的选择：采用公司成熟的TO封装工艺开发的发射器件。 2、接收组件的选择：采用公司成熟的TO封装工艺开发的接收组件。

四、电路设计 1、原理框图 LOS Data In TxDis SCL SDA TxFault

2、原理图设计 3、PCB设计（1）传输线设计：在PCB设计中采用微带线来进行信号传输，保证高深信号在PCB上传输不发生波形畸变，我们通过AppCAD模拟可得到微带线的宽度和各微带线之间的间距。在10Gb/s的工作速率下，信号波长已经可以与器件尺寸相比拟，基于电路性能、器件选择和电磁兼容等因素的考虑，必须以网络散射分析（S参数）、信号完整性分析、电磁仿真分析、电路仿真分析等手段，来综合考量实际电路系统的工作性能。对电路板、元器件进行结构性电磁仿真并精确提取相应的SPICE电路模型参数，作为电路设计的依据，以此有效减小电感器件在高频设计应用中的误差影响。而且现在国外的产品技术参数大多包含有S参数，通常可用于精确的高频应用分析。信号传输微带线的等效分析见下图。

高速电路设计的经典案例

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高速数字设计的经典案例若干则
【摘要】随着这些年半导体工艺突飞猛进的发展， “高速数字设计”对广大硬件工程师来说，已经不再是一个陌生的词。从航空、雷达到汽车电子，从无线通信到有线接入，甚至在一些低端的嵌入式系统上，高速数字电路都已经在大行其道。目前行业内已经有不少关于高速数字电路理论的好文章，笔者就不在这上面掺和了。本文着眼于理论和实际相结合，所用的素材都来自笔者亲历过的案例，相信活生生的事实，比空洞的理论更有说服力，也希望能使入行不久的硬件工程师们得到他们想要的信息，今后少走弯路。由于不会对理论作过多的阐述，因此，本文的阅读对象应该具有一点点高速数字设计的理论基础，请知。【关键词】高速数字设计高速数字电路案例
1 信号完整性
什么词汇在高速数字设计中出现得最多？对了，SI（Signal Integrity），也就是信号完整性。信号完整性问题的表现形式多种多样，主要有如下种类：
图 1 过冲（OVERSHOOT）
图 2 振铃（RING）
图 3 非单调性（NON MONOTONIC）
过冲：当较快的信号沿驱动一段较长的走线，而走线拓扑上又没有有效的匹配时，往往会产生过冲。过冲带来的问题主要是“1”电平高于接收端器件的输入最大电压值(VIHmax)，或“0”电平低于接收端器件的输入最小电压值(VILmin)，这样可能给器件带来潜在的累积性伤害，缩短其工作寿命，从而影响产品的长期稳定性。
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无线模块电路设计

基于MRF24J40的IEEE802.15.4无线收发电路设计时间：2010-11-30 19:05:33 来源：作者：黄智伟何娜 IEEE802.15.4无线收发器MRF24J40芯片内部包含有SPI接口、控制寄存器、MAC 模块、PHY驱动器四个主要的功能模块，支持IEEE802.15.4，MiWiTM，ZigBee等协议，工作在2.405～2.48 GHz ISM频段，接收灵敏度为-91 dBm，最大输入电平为+5 dBm，输出功率为+0 dBm，功率控制范围为38.75 dB，集成有20 MHz和32.768 kHz主控振荡器，MAC／基带部分采用硬件CSMA-CA结构，自动ACK6和FCS检测，CTR、CCM和CBC-MAC 模式采用硬件加密(AES-128)，电源电压范围为2.4～3.6 V，接收模式电流消耗为18 mA，发射模式电流消耗为22 mA，睡眠模式电流消耗为2μA。 MRF24J40采用6 mm×6 mm QFN-40封装，引脚端封装形式如图1所示。图中：引脚端RFP和RFN分别为芯片的RF差分输入／输出正端和负端，两者都是模拟输入／输出端口，与系统天线相连接；VDD为电源电压输入引脚端，每个电源电压输入引脚端都必须连接一个电源去耦电容；GND为接地引脚端，必须低阻抗的连接到电路的接地板；GPIOO～GPIO5是通用数字I／O口，其中GPIO0也被用来作为外部功率放大器使能控制，GPIO1和GPIO2也被用来作为外部TX／RX开关控制；RESET为复位引脚端，低电平有效；WAKE为外部唤醒触发输入端；INT为到微控制器的中断引脚端；SDO，SDI，SCK和CS是MRF24J40的SPI接口输入输出引脚端，其中SDO是MRF24J40的串行数据输出，SDI是MRF24J40的串行接口数据输入，SCK是串行接口的时钟，CS是串行接口使能控制引脚端；LPOSC1和LPOSC2为32 kHz晶振输入正端和负端；OSC1和OSC2为20 MHz晶振输入正端和负端；CLKOUT为20／10／5／2.5 MHz时钟输出端；LCAP引脚端用来连接一个180 pF的PLL环路滤波器电容；XIP和RXQP为接收I通道和Q通道输出正端。 2 MRF24J40构成的IEEE802.15.4无线收发电路 MRF24J40构成的IEEE802.15.4无线收发电路如图2所示，各电源电压引脚端根据需要分

数字电路设计实例

数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器一、要求设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意，执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。三、设计原理和过程：本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后，阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。

EDA实验三图形和Verilog混合输入的电路设计实验报告 (1)

实验六图形和Verilog HDL语言混合输入的电路设计电子1602班王文涛1605020226 一、实验目的 1、学习在QUARTUSII软件中模块符号文件的生成与调用。 2、掌握模块符号与模块符号之间的连线规则与方法。 3、掌握从设计文件到模块符号的创建过程。二、实验原理在层次化的设计文件中，经常需要将已经设计好的工程文件生成一个模块符号文件作为自己的功能模块符号在顶层调用，该符号就像图形设计文件中的任何其它宏功能符号一样可被高层设计重复调用。本实验的实验原理就是用Verilog HDL语言分别实现50M信号源的分频、十进制、六进制模块，然后通过QUARTUSII软件合并成一个设计文件。实现60进制的功能。三、实验内容在实验中，时钟信号为50MHZ，经过分频电路分频后得到一个较低的频率（1HZ）做为计数器的时钟频率进行计数器的加法运算。得到的值在发光二级管上显示出来。实验箱中的数字时钟模块、按键开关LED与FPGA的接口电路，以及与FPGA的管脚连接在前面的实验中都做了详细说明，这里不在赘述。四、实验步骤 1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。 2、选择File>new命令，新建一个Verilog文件。点击OK按钮确认，然后点击保存按钮，弹出一对话框，重命名为fenpin.v,保存。在打开的文本编辑器中写分频程序代码。 3、选择File>new命令，新建一个Verilog文件。点击OK按钮确认，然后点击保存按钮，弹出一对话框，重命名为counter10.v,保存。在打开的文本编辑器中写十进制程序代码。 4、选择File>new命令，新建一个Verilog文件。点击OK按钮确认，然后点击保存按钮，弹出一对话框，重命名为counter6.v,保存。在打开的文本编辑器中写十进制程序代码。 5、在File菜单中选择Create/Update项，进而选择Create Symbol for Current File，点击确定按钮，即可创建一个代表刚才打开的设计文件功能的符号（.bsf），如图6-2所示。如果该文件对应的符号文件已经创建过，则执行该操作时会弹出提示信息，询

混合信号集成电路设计大作业2016

2016年《CMOS混合信号集成电路设计》大作业 1、基于TSMC 3.5V/5V 0.35um 2P4M Mixed-Signal CMOS BSIM3V3 Spice Model，采用Hspices对图1所示的共源共栅CMOS电流镜电路，其中M1、M3的宽长比为1.5um/1um，M2、M4的沟道长度也是1um，M2、M4的沟道宽度为本人学号的最后一位（如果最后一位为0，则为10um），进行输入－输出电流仿真，并给出仿真所用的.sp文件。（40分）（图1给出了范例波形）

图1 2、基于TSMC 3.5V/5V 0.35um 2P4M Mixed-Signal CMOS BSIM3V3 Spice Model（模型已经在文件夹中给出），采用Hspices对所示的带隙基准源电路进行仿真验证。管子的类型和尺寸已在图中给出。（60分）详细要求如下： a.瞬态仿真，电源电压为5V，bias电压为3.8V，温度300K时，电路的瞬态特性（保存波形图）； b.直流温度扫描仿真，电源电压5V，bias电压为3.8V，温度扫描范围从-20℃到 120℃，保存直流温度扫描下的输出电压的曲线图； c.合理调节R4的电阻值，使零温度系数的温度点出现在80℃； d.直流电源电压扫描仿真，温度设置为300K，扫描电源电压从4V到7V变化，保存输出电压的曲线图； e.给出1、2、3仿真中所用的三个.sp文件（分别以ex1.sp、ex2.sp和ex3.sp）。（注意，在使用Hspice进行瞬态仿真的时候，电源电压要设置成PWL形式；但是在进行温度直流扫描的时候，电源电压要设置成DC形式）备注：题1和题2中的MOS管均采用5V的器件（模型中另有3.3V的器件），电源电压为5V，bjt选用发射极面积为10的三极管。

Saber常见电路仿真实例

Saber常见电路仿真实例一稳压管电路仿真 (2) 二带输出钳位功能的运算放大器 (3) 三5V/2A的线性稳压源仿真 (4) 四方波发生器的仿真 (7) 五整流电路的仿真 (10) 六数字脉冲发生器电路的仿真 (11) 七分频移相电路的仿真 (16) 八梯形波发生器电路的仿真 (17) 九三角波发生器电路的仿真 (18) 十正弦波发生器电路的仿真 (20) 十一锁相环电路的仿真 (21)

一稳压管电路仿真稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示：在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示：从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输

出足以超出稳压管工作范围的电流。二带输出钳位功能的运算放大器运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压. 对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:

数模混合电路的PCB设计

数模混合电路的PCB设计高速PCB 设计中，数模混合电路的PCB 设计中的干扰问题一直是一个难题。尤其模拟电路一般是信号的源头，能否正确接收和转换信号是PCB 设计要考虑的重要因素。文章通过分析混合电路干扰产生的机理，结合设计实践，探讨了混合电路一般处理方法，并通过设计实例得到验证。 0 前言印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接。现在有许多PCB 不再是单一功能电路，而是由数字电路和模拟电路混合构成的。数据一般在模拟电路中采集和接收，而带宽、增益用软件实现控制则必须数字化，所以在一块板上经常同时存在数字电路和模拟电路，甚至共享相同的元件。考虑到它们之间的相互干扰问题以及对电路性能的影响，电路的布局和布线必须要有一定的原则。混合信号PCB 设计中对电源传输线的特殊要求以及隔离模拟和数字电路之间噪声耦合的要求，增加了设计时布局和布线的复杂度。在此，通过分析高密度混合信号PCB 的布局和布线设计，来达到要求的PCB 设计目标。 1 数模混合电路干扰的产生机理模拟信号与数字信号相比，对噪声的敏感程度要大得多，因为模拟电路的工作依赖连续变化的电流和电压，任何微小的干扰都能影响它的正常工作，而数字电路的工作依赖在接收端根据预先定义的电压电平或门限对高电平或低电平的检测，具有一定的抗干扰能力。但在混合信号环境中，数字信号相对模拟信号而言是一种噪声源。数字电路工作时，稳定的有效电压只有高低电平两种电压。当数字逻辑输出由高电压变为低电压，该器件的接地管脚就会放电，产生开关电流，这就是电路的开关动作。数字电路的速度越快，其开关时间一般也

实验四串口接收模块电路设计

实验四串口接收模块电路设计一、实验目的： 1、熟练使用ISE设计工具。 2、理解串口传输协议。理解采用“自顶向下”设计思路，分解模块的方法。 3、在ISE使用Verilog HDL设计串口接收模块，完成仿真、下载。二、原理分析（一）串口传输协议概述设计完成异步串口通信通用异步收发是一种典型的异步串口通信，简称UART。串口通信时序如图1所示。图1 通用异步收发时序图由图1可以看出，在没有数据传送时，通信线会一直处于高电平，即逻辑1状态；当有数据传送时，数据帧以起始位开始，以停止位结束。起始位为低电平，即逻辑0状态；停止位为高电平，即逻辑1状态，其持续时间可选为1位、1.5位或2位（本次设计选择持续时间1位）。接收端在接收到停止位后，知道一帧数据已经传完，转为等待数据接收状态；只要再接收到0状态，即为新一帧数据的起始状态。数据帧的数据位低位（LSB）在前，高位(MSB)在后，根据不同的编码规则，数据位可能为5位、6位、7位或者8位(本次设计数据位定位8位)。校验位也可根据需要选择奇校验、偶校验或者不要校验（本次设计不要校验位）。（二）串口时序分析串口通讯常用“波特率”表述串口传输速率，常用的参数有9600 bps 和115200 bps等。在硬件传输角度看，波特率表征了传输一位数据所需要的时间。例如：波特率是9600 bps，传输一位数据的时间是1/9600= 0.000104166666666667秒。如果FPGA系统时钟是20MHZ，则一位数据传输时间相当于(1/9600)/(1/20M）=2083个20MHZ时钟周期。设一帧数据位数=1（开始位）+8（数据位）+1（校验位）+1（结束位）=11位，所以传输一帧数据的时间是11*1/9600=0.00114583333333333333333333333333秒。为了稳定采集串口数据帧的数据，需要在每位数据的“中间时刻”采样，由此，需要在每位数据开始时刻对时钟进行计数，若系统时钟是20MHZ，则在计数至2083/2=1042时采样此时刻的数值。三、系统分析：为实现串口接收电路，FPGA应该完成： 1、及时发现数据传输的开始，并判断每一位的开始。 2、按照“在数据位中间采样”的要求，确认采样时刻。 3、将采样得到串行数据转换为并行数据。

射频电路设计实例以及一些经常遇见的问

射频电路设计实例以及一些经常遇见的问射频电路设计很多人都会，那么你知道它的一些注意事项吗?在实际电路设计中，会遇到各种奇怪的问题，这就需要自己通过实践来积攒经验。真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。一、RF电路设计的常见问题 1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。显然.如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频

信号可能遭到破坏,这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。 2、供电电源的噪声干扰射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此，假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦，必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。 3、不合理的地线如果RF电路的地线处理不当，可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计，即使没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的电感量约为l nH,433 MHz时10 toni PCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法具有设计的特性。 4、天线对其他模拟电路部分的辐射干扰在PCB电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数/模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟淙攵恕R蛭魏蔚缏废呗范伎赡苋缣煜咭谎⒊龌蚪邮誖F信号。如果ADC输入端的处理不合理，RF信号可能在ADC输入的ESD二极管内自激。从而引起ADC偏差。二、五大经验总结 1、射频电路布局原则在设计RF布局时,必须优先满足以下几个总原则： (1)尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路;

电源电路设计模块图

电源电路单元前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。一、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。二、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。（ 1 ）半波整流半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电

数模混合IC设计流程

数模混合IC设计流程 1.数模混合IC设计近十年来，随着深亚微米及纳米技术的发展，促使芯片设计与制造由分离IC、ASIC 向SoC转变，现在SoC芯片也由数字SoC全面转向混合SoC，成为真正意义上的系统级芯片。如今人们可以在一块芯片上集成数亿只晶体管和多种类型的电路结构。此时芯片的制造工艺已经超越了传统制造理论的界限，对电路的物理实现具有不可忽略的影响。因此，片上系统所依赖的半导体物理实现方式，面临着多样化和复杂化的趋势，设计周期也越来越长。目前越来越多的设计正向混合信号发展。最近，IBS Corp做过的一个研究预测，到2006年，所有的集成电路设计中，有73%将为混合信号设计。目前混合信号技术正是EDA业内最为热门的话题。设计师在最近才开始注意到混合信号设计并严肃对待，在他们意识到这一领域成为热点之前，EDA公司已经先行多年。EDA业内领头的三大供应商Mentor Graphics、Synopsys和Cadence在几年前即开始合并或研发模拟和混合信号工具和技术。其中Mentor Graphics是第一个意识到这一点，并投入力量发展混合信号技术的EDA供应商。我们先分析数模混合IC设计的流程，简单概括如图：首先要对整个IC芯片进行理论上的设计。对于模拟部分，可以直接在原理图的输入工具中进行线路设计；而对于数字部分，主要通过各种硬件描述语言来进行设计，比如通用的VHDL及Verilog，数字部分的设计也可以直接输入到原理图工具中。当完成原理图的设计时，必须对设计及时的进行验证。如果原理设计没有问题，就说明设计是可行的，但这还停留在理论的阶段，接下来必须将它转换为实际的产品。这时需要用版图工具将电路设计实现出来，对于模拟电路部分，可以使用定制版图工具；对于数字电路部分，也可以采用P&R （自动布局布线）工具实现。在完成整个电路各个模块的版图后，再将它们拼装成最终的版图。这时的版图并不能最终代表前面所验证过的设计，必须对它进行验证。首先版图要符合流片工艺的要求，这时要对版图做DRC(Design Rule Check)检查；而版图的逻辑关系是不是代表原理图中所设计的，同样要进行LVS(Layout Versus Schematic)检查；最后，由于在实现版图的过程中引入了许多寄生效应，这些寄生的电阻电容有可能对我们的设计产生致

5V电源电路设计(包括电路各模块的详解)

5v电源电路的设计本设计是要设计一个+5V直流电源供电，这里没有直接的+5V电压，而直流电源的输入电压为220V的电网电压，在正常情况下，这一电网电压是远远的高于本设计所需的电压值，因而需要先使用变压器，将220V的电网电压降低后，再进行下一阶段的处理[4]。变压器是这一电源电路起始部分，将220V的电网电压转变为本设计所需的较低的电压，就可以进行下一阶段的整流部分。一般规定v1为变压器的高压侧，v2为变压器的低压侧，v1侧的线圈要比v2侧的线圈要多，这样就可以将220V 的电网电压降低，如图1所示：图1变压器单相桥式整流电路，就是将交流电网电压转换为所需电压，整流电路由四只整流二极管组成。下面简单介绍一下单相桥式整流电路的工作原理，为简便起见，这里所选的二极管都是理想的二极管，二极管正向导通时电阻为零，反向导通时电阻无穷大。在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，经过二极管D1，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D4正向导通，D2、D3反向截止，产生一个极性为上正下负的输出电压。在v2的负半周，其极性正好相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，经过二极管D2，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D4反向截止，D2、D3正向导通。桥式整流电路利用了二极管的单向导电性，利用四个二极管，是它们交替导通，从而负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压[6]。单相桥式整流电路如图2所示：

图2单相桥式整流电路本设计的滤波电路采用的是电解电容和二极管并联方式滤波，简单的讲就是电容两端电压升高时，电容充电，电压降低时，电容放电，让电压降低时的坡度变得平缓，从而起到滤波的作用。这里选用电解电容是因为电解电容单位体积的电容量非常大，能比其它种类的电容大几十到数百倍，并且其额定的容量可以做到非常大，价格比其它种类相比具有相当大的优势，因为其组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。电解电容并联二极管，有效防止了电压反相。滤波电路如图3所示：图3滤波电路三端稳压器MC78M05CT将输出电压稳定在+5V上，三端稳压器如图4所示：

网络通信模块电路设计

xx学院综合性实验报告一、实验目的使用Altium Designer设计一个基于ENC28j60的网络通信模块。二、实验仪器或设备 1.一台计算机。 2.Altium Designer软件。三、总体设计 (一)新建工程 (二)元件的制作 2.1.制作ENC28j60芯片的封状 2.2.制作HR911105模块的封装 (三)绘制电路原理图 3.1.系统供电电路 3.2.ENC28j60通信电路 3.3.HR911105网络接口电路

(四)电路原理图的后续操作 4.3.元件的标注 4.4.更改元器件的PCB封装 4.5.原理图的编译与查错 4.6.生成元器件报表 4.7.生成网络报表 (五)绘制PCB电路板 5.1.规划电路板 5.2.装入网络表和元件封装 5.3.元件的布局 5.4.自动布线 5.5.手工修改布线 (六)PCB设计的后续操作 6.1.重新定义电路板形状 6.2.覆铜 6.3.字符串信息整理 6.4.DRC检查 6.5.打印电路图 6.6.打印PDF文档四、实验步骤 1.新建工程

20120523-数模混合电路设计流程

数模混合电路设计流程马昭鑫 2012/5/23 本文主要面向模拟电路设计者，讲解了从行为级代码形式的数字电路到数模混合版图之间的流程，默认模拟版图和数字电路的行为级代码、testbench已经完成。阅读者需确定自己会编写Verilog或Spice格式的网表，熟悉Linux的文件操作，了解Spectre、Virtuoso、Calibre、Modelsim、Design Compiler（dc）、Astro等EDA工具的使用方法。由于本人才疏学浅，经验不足，难免会在文中出现一些错误，恳请高手给予指正。数模混合电路的仿真方法一般的设计流程中数字电路和模拟电路是分开进行设计的，但有些时候希望能将数字电路和模拟电路放在一起仿真来验证设计，这就需要用到混合电路的仿真方法。在Cadence 工具中有专门用作混合电路仿真的仿真器spectreVerilog，其实现方法是首先将模拟模块与数字模块区分开并设置接口电平，然后在ADE中设置数字电路的测试代码，调用不同的仿真器分别对数字模块和模拟模块进行仿真，最后将结果汇总显示或输出。下面将以一个简单实例的形式讲解混合电路的仿真方法。一、建立数字模块 ①在命令行中输入下面的命令设置NC-Verilog和Cadence并启动Cadence； setdt ldv setdt ic icfb& ②建立Library的方法不再累述，创建Cell view时注意Tool选择Verilog-Editor，View Name 填写functional；

③点击OK后会弹出有模块代码框架的vi窗口，将设计需要的代码输入或粘贴进去； ④保存并关闭后如果没有错误会弹出创建Symbol View的询问对话框，确定后会进入Symbol编辑器，并自动生成了Symbol（注意在Cadence中总线用尖括号<>表示）； ⑤保存并关闭Symbol编辑器。至此已经完成了数字模块的创建。二、建立模拟模块模拟电路的创建方法无需赘述，这里搭建了一个输出频率为10MHz的环形振荡器。

混合信号电路PCB的电源分区设计

混合信号PCB的分区设计摘要：混合信号电路PCB的设计很复杂，元器件的布局、布线以及电源和地线的处理将直接影响到电路性能和电磁兼容性能。本文介绍的地和电源的分区设计能优化混合信号电路的性能。如何降低数字信号和模拟信号间的相互干扰呢？在设计之前必须了解电磁兼容(EMC)的两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面。相反，如果系统存在两个参考面，就可能形成一个偶极天线(注：小型偶极天线的辐射大小与线的长度、流过的电流大小以及频率成正比)；而如果信号不能通过尽可能小的环路返回，就可能形成一个大的环状天线(注：小型环状天线的辐射大小与环路面积、流过环路的电流大小以及频率的平方成正比)。在设计中要尽可能避免这两种情况。

有人建议将混合信号电路板上的数字地和模拟地分割开，这样能实现数字地和模拟地之间的隔离。尽管这种方法可行，但是存在很多潜在的问题，在复杂的大型系统中问题尤其突出。最关键的问题是不能跨越分割间隙布线，一旦跨越了分割间隙布线，电磁辐射和信号串扰都会急剧增加。在PCB设计中最常见的问题就是信号线跨越分割地或电源而产生EMI问题。如图1所示，我们采用上述分割方法，而且信号线跨越了两个地之间的间隙，信号电流的返回路径是什么呢？假定被分割的两个地在某处连接在一起(通常情况下是在某个位置单点连接)，在这种情况下，地电流将会形成一个大的环路。流经大环路的高频电流会产生辐射和很高的地电感，如果流过大环路的是低电平模拟电流，该电流很容易受到外部信号干扰。最糟糕的是当把分割地在电

源处连接在一起时，将形成一个非常大的电流环路。另外，模拟地和数字地通过一个长导线连接在一起会构成偶极天线。了解电流回流到地的路径和方式是优化混合信号电路板设计的关键。许多设计工程师仅仅考虑信号电流从哪儿流过，而忽略了电流的具体路径。如果必须对地线层进行分割，而且必须通过分割之间的间隙布线，可以先在被分割的地之间进行单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后通过该连接桥布线。这样，在每一个信号线的下方都能够提供一个直接的电流回流路径，从而使形成的环路面积很小。采用光隔离器件或变压器也能实现信号跨越分割间隙。对于前者，跨越分割间隙的是光信号；在采用变压器的情况下，跨越分割间隙的是磁场。还有一种可行的办法是采用差分信号：信号从一条线流入从另外一条信

各种单元模块电路

相位超前的RC移相式振荡电路图简单实用的开关电源电路 12v开关电源电路图 12v开关电源电路图 +12V、0.5A单片开关稳压电源的电路如图所示。其输出功率为6W。当输入交流电压在110～260V 范围内变化时，电压调整率Sv≤1％。当负载电流大幅度变化时，负载调整率SI=5％～7％。为简化电路，这里采用了基本反馈方式。

接通电源后，220V交流电首先经过桥式整流和C1滤波，得到约+300V的直流高压，再通过高频变压器的初级线圈N1，给WSl57提供所需的工作电压。从次级线圈N2上输出的脉宽调制功率信号，经VD7、C4、L和C5进行高频整流滤波，获得+12V、0.5A的稳压输出。反馈线圈N3上的电压则通过VD6、R2、C3整流滤波后，将控制电流加至控制端C上。由VD5、R1，和C2构成的吸收回路，能有效抑制漏极上的反向峰值电压。该电路的稳压原理分析如下：当由于某种原因致使Uo↓时，反馈线圈电压及控制端电流也随之降低，而芯片内部产生的误差电压Ur↑时，PWM比较器输出的脉冲占空比D ↑，经过MOSFET和降压式输出电路使得Uo↑，最终能维持输出电压不变。反之亦然。单端反激开关电源变压器设计总结单端反激开关电源的变压器实质上是一个耦合电感，它要承担着储能、变压、传递能量等工作。下面对工作于连续模式和断续模式的单端反激变换器的变压器设计进行了总结。 1、已知的参数这些参数由设计人员根据用户的需求和电路的特点确定，包括：输入电压Vin、输出电压Vout、每路输出的功率Pout、效率η、开关频率fs(或周期T)、线路主开关管的耐压Vmos。 2、计算在反激变换器中，副边反射电压即反激电压Vf与输入电压之和不能高过主开关管的耐压，同时还要留有一定的裕量(此处假设为150V)。反激电压由下式确定：Vf=VMos-VinDCMax-150V 反激电压和输出电压的关系由原、副边的匝比确定。所以确定了反激电压之后，就可以确定原、副边的匝比了。 Np/Ns=Vf/Vout

几个模块的电路原理图及要求

一、整流稳压滤波电路： 1．电路图： 2．所用元件整流二极管IN4007 四只三端稳压器7805 一只电解电容1000μF/16V 一只 470μF/16V 一只瓷片电容0.1μF 两只电阻470Ω一只发光二极管Φ3 一只 3．电路原理： 220v交流电压经过变压器变为9v交流电压后，通过四个二极管组成的桥式整流电路变为10v左右的脉动直流电压，再利用电解电容组成滤波电路将其变为平滑的直流电压，再经三端稳压器组成的稳压电路使得输出为较稳定的5v直流电压（D5亮）。（波形见模电P502） 4．元件介绍： 1．二极管：具有单向导电性 ⑴．二极管的引脚的区分： ①．整流二极管引脚有“+”，“―”之分，在二极管外壳上一般有标记端为“―”，另一端无标记的为“+”。 ②．发光二极管新的一般长引脚为“+”，短引脚端为“―”。如两脚同长，与发光二极管圆柱体平口相近的引脚为“―”，另一引脚则为“+”。 ③．用数字万用表对二极管引脚的判断：将数字万用表测量档拨至“” 档，表笔接通两个引脚，如数字万用表无显示，则黑表笔接的引脚为“+”，红表笔接的引脚为“―”。如数字万用表有显示，则黑表笔接的引脚为 “―”，红表笔接的引脚为“+”。 ⑵．安装方法：采用“卧式”安装方法，要紧贴安装板面。注意板面上指示的安装方向，有标志的地方接二极管“-”端，切不可装错方向。多个应排列整齐。 2．三端稳压器：一种起稳压作用的集成稳压块。78表示该集成块系列，也表示该集成块系列输出为正电压。05表示该集成块输出为5v电压。该系列输出固定的正电压有5、8、12、15、18及24v。79系列输出为负电压。 ⑴．三端稳压器的引脚的区分：正看有标有型号的一面，在左边的为输入脚“1”，中间为接地脚“2”，右边为输出脚“3”。 ⑵．安装方法：既可采用“卧式”安装方法，也可采用“立式”安装方法。

电子设计大赛模块的电路分析

功能电路 1、DA转换电路题目要求信号发生器的频率从100Hz到10KHz，对DA转换速度要求不是很高，但设计要求电压值误差绝对值小于1%，所以应选用转换精度高的芯片。本系统使用12位D/A转换芯片MX7541的双极性电路接法，电路图如图所示 2、峰值检波电路峰值检波电路是由二极管电路和电压跟随器组成，其工作原理为：当输入电压正半周通过时，检波管U2导通，对电容C1、C2充电，直到到达其峰值。三极管的基极由单片机或FPGA控制，产生10us的高电平使电容放电，以减少前一频率测量对后一频率测量的影响，提高幅值测量精度。其中U1为常导通，用以补偿U2上造成的压降。电容C1、C2的取值需根据被测信号的频率合适的选取，此电路中的二极管使用高频二极管，可大大提高测量范围的频率上限。 3、真有效值检测电路设计对于有效值的检测，我们选用AD637来实现。AD637是真有效值测量芯片。其有效值计算公式为 2 [] IN RMS RMS V V Avg V 。应用时只需在芯片的外围添加适当的电阻、电容即可实现任意波形交变信号的有效值的测量。其中平均

电容C1可用来设定平均时间常数，并决定低频准确度，输出纹波大小和稳定时间。R1、R2、C1、C2及运放OPA277构成一二阶低通滤波滤除检波后的纹波。电路连接图如图所示： 4、滞回比较电路之一（MAX912） MAX912 是由MAXIM 公司生产的双组高速电压比较器。该器件传播速度快(典型值为10ns) ,能接受差动输入信号并具有互补性的TTL 兼容输出。为抑制干扰引起的误翻转，我们采取了带正反馈的滞回比较电路的形式。我们采用反相输入的方式，其正向阈值电压22 5F R u V R R +=?+，对应比较后信号的下降沿。负向阈值电平为0V ，对应于比较后信号的上升沿。故输出信号的上升沿仍属过零比较。示意图如图所示。故对两路信号进行相位测量时就不能采用平时的直接异或法，而应先利用上升沿进行分频再异或。电路图如图所示： 6、MAX195AD 采样 MAX195 是美国Maxim 公司推出的16 位逐次逼近式A/ D 转换器。内置采样保持电路，三态串行数据输出，输出时高位在前。我们采用的是同步转换传输

电子电路分析实例

电子电路分析实例 Final revision by standardization team on December 10, 2020.

一款简单的恒流源电路图如下图是一款简单的恒流源电路图，在该电路中：当±v,R b2、Rtii和Re被确定之后，c就被确定了，在一定范围内与负载电阻RL的大小无关，只要使管子的V伸工作在晶体管输出特性曲线的平坦部分，就可以保持Jc的不变。（VT,Re反馈网络起到稳压） 1kHz低频载波振荡电路所示的振荡电路设计在1 kHz载波振荡频率上，负载是影响尽量小的电压放大桥式振荡器，为了简化电路，使用两个2SB75晶体管，电源电压为12 V。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f 0 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。（ 1 ）共发射极放大电路图 1 （ a ）是共发射极放大电路。 C1 是输入电容， C2 是输出电容， VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置 ,RC 是集电极负载电阻。 1 、 3 端是输入， 2 、 3 端是输出。 3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。静态时的直流通路见图 1

（ b ），动态时交流通路见图 1 （ c ）。电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。（ 2 ）分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。发射极中增加电阻 RE 和电容 CE ， CE 称交流旁路电容，对交流是短路的； RE 则有直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。图中基极真正的输入电压是 RB2 上电压和 RE 上电压的差值，所以是负反馈。由于采取了上面两个措施，使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路。 LC 振荡器 LC 振荡器的选频网络是 LC 谐振电路。它们的振荡频率都比较高，常见电路有 3 种。（ 1 ）变压器反馈 LC 振荡电路图 1 （ a ）是变压器反馈 LC 振荡电路。晶体管 VT 是共发射极放大器。变压器 T 的初级是起选频作用的 LC 谐振电路，变压器 T 的次级向放大器输入提供正反馈信号。接通电源时， LC 回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率 f 0 相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级 L1 、 L2 的耦合又送回到晶体管 V 的基极。从图 1 （ b ）看到，只要接法没有错误，这个反馈信号电压是和输入信号电压相位相同的，也就是说，它是正反馈。因此电路的振荡迅速加强并最后稳定下来。