基于FPGA的時統(tǒng)模塊可靠性設(shè)計
加入技術(shù)交流群
本板通過調(diào)線可以設(shè)置外部輸入有效電平(為高或為低)，假設(shè)有效電平設(shè)置為高，其外部時統(tǒng)輸入的同步狀態(tài)機如圖2所示。本時統(tǒng)模塊在上電狀態(tài)初始化時便啟動全局計數(shù)器，當在A1狀態(tài)或在A狀態(tài)，以板載溫度補償晶振產(chǎn)生的精確的32MHz時鐘(誤差1Hz／32MHz)對輸入時統(tǒng)進行循環(huán)計數(shù)直到A1或A狀態(tài)改變，計數(shù)值為Count，在Count基礎(chǔ)上分別加上SET-Offset，SET+Offset便可以設(shè)置下一個時統(tǒng)時鐘周期上升沿調(diào)變在允許誤差范圍內(nèi)的計數(shù)最小和最大允許值，其中SET為32MHz時鐘對一個完整時統(tǒng)周期的計數(shù)值，Offset為門限誤差。以移動標尺方式對下一次外時統(tǒng)輸入的沿調(diào)變設(shè)置了允許誤差范圍。如果在此限定的計數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)一次上升沿跳變，說明此時有外時統(tǒng)輸入，該時統(tǒng)信號是有效的，并依據(jù)此上升沿作為同步，向外提供各種同步時統(tǒng)信號，同步誤差為一個計數(shù)周期，即20ns。假如在此限定的計數(shù)范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)上升沿跳變，則產(chǎn)生一個錯誤標志位。說明沒有外時統(tǒng)信號輸入，或者外部輸入時統(tǒng)信號無效，此時經(jīng)由板載溫補晶振產(chǎn)生的32MHz分頻后，產(chǎn)生所需要的各種時統(tǒng)信號，對外轉(zhuǎn)發(fā)，做到自守時功能。一旦有有效的外部時統(tǒng)輸入，便可進入同步狀態(tài)。若沒有有效時統(tǒng)輸入，立即轉(zhuǎn)入自守時狀態(tài)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/191093.htm
2 高速電路EMC設(shè)計
目前該時統(tǒng)模塊主要運用于CPCI系統(tǒng)，基于PCIExpress接口的電路屬于高速電路，硬件設(shè)計中的關(guān)鍵要點是高速電路設(shè)計，進行高速電路的PCB設(shè)計，首先要充分考慮電磁兼容(EMC)。因為數(shù)字電路板形成的磁場天線和電場天線往往是整機設(shè)備最大的干擾源，其EMC性能好壞直接影響到設(shè)備的功能運行和認證測試。同時，設(shè)計初期考慮電路板的EMC問題，可以降低成本，提高產(chǎn)品合格率，縮短開發(fā)周期，提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。
數(shù)字電路板中因為分布參數(shù)引起共電源阻抗耦合和共地阻抗耦合的共模輻射是最多的，而回流面積過大、回流集中問題往往是起因；同時注意密集的過孔、通孔、過大的安全間距、電地層的分割會破壞參考面的完整性，達不到EMC預想效果。
時統(tǒng)接收處理模塊數(shù)字電路板布局時，時鐘發(fā)生／緩沖分配器首先放置，并且要滿足其間隔距離要求。時鐘信號先走線，可以通過串接阻尼電阻或適當?shù)膽]波，增大高速信號的上沿時間和下沿時間，減小信號產(chǎn)生的電磁輻射強度和諧波數(shù)量，或者采用隔離技術(shù)如光隔、變壓器隔離等，同樣能過濾高頻噪聲。在可能的情況下，高速的時鐘和信號線最好能跟地走，以達到回流面積最小的效果，也能解耦電容大小配備適當，并盡量靠近器件的電地管腳附近，不但能減小信號環(huán)流面積，而且能減小電源層耦合噪聲的可能性，從而減小共電源阻抗耦合的共模輻射；鋪銅要寬且不能留孤島，銅皮上多打過孔并和地良好端接；信號線不懸空并實現(xiàn)良好端接；器件無用管腳和地良好端接，防止形成電場天線造成共模輻射；另外，3W規(guī)則和20H規(guī)則的執(zhí)行、器件的浪涌保護等也可以增強數(shù)字電路板的EMC。
3 PCB仿真技術(shù)
通過進行PCB仿真，能啟發(fā)新的思想或產(chǎn)生新的策略，還能暴露出原系統(tǒng)中隱藏著的一些問題，以便及時解決。高速串行電路設(shè)計中一個重要的技術(shù)難點就是如何保證信號的完整性，在進行PCB設(shè)計過程中，有針對性地對模塊進行信號完整性分析，對提高系統(tǒng)的抗干擾能力、可靠性有很大的幫助。在本設(shè)計中采用的仿真工具是Mentor公司Hyperlynx GHz，Hspice仿真模型由器件的生產(chǎn)廠家提供。
仿真的過程主要包括前仿真和后仿真，以下敘述兩種仿真的具體內(nèi)容。
3．1 前仿真的實現(xiàn)
前仿真是在進行電路布線之前進行的仿真，也即是功能仿真。前仿真的主要目的有兩個：驗證原理設(shè)計的正確性，為電路布線提供設(shè)計參數(shù)。所以在這個仿真過程中只需要進行一些基本參數(shù)的設(shè)置，通過調(diào)整參數(shù)對比仿真的結(jié)果，在前仿真時不需要將PCB的全部信息導入。
評論