数模混合设计报告

数模报告

时钟电路的设计与制作

成都理工大学工程技术学院

专业：电子信息科学与技术

学号：

指导教师：

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日期：

计时电路设计原理与制作

一、设计任务

设计并制作一个60秒计时电路，要求自制直流稳压电源，能够提供给数字时钟+5V的电压。同时具有手动复位的功能，能够产生一个1Hz的秒计时脉冲。并且具有进位功能能够显示出完整的24小时制的时钟电路，同时具有手动校时电路，能够对计时电路手动校正时间，校时电路包括对分、时校时。设计并仿真出时、分电路。

1、模拟电路部分设计要求

（1）制作输出电压可调的直流稳压电源，输出电压范围为 1.25～15V，通过电位器调节至5V。

（2）该直流稳压电源可供数字电路正常工作。

2、数字电路部分设计要求

（1）设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟（23小时59分59

秒）如图，应具有校时功能。

时分秒

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二、设计思路

1、直流稳压电源：为时钟电路提供一个+5V 的电压，驱动时

钟电路的正常工作。

2、脉冲产生模块：能够产生秒脉冲信号，从而实现对计时模块的控制。

3、计时循环模块：能够对时钟脉冲计数，并且能够对计数电路自动复位。

4、译码显示模块：用数码管将计数循环电路模块的状态转换为数字显示出来。

5、秒控制模块：实现对秒计时器的复位功能。

6、时、分校时模块：能够实现对电路中的时、分显示进行校时。

三、设计方案

1、直流稳压电源：通过变压器将220V的家庭用电降为电压更低的正弦交流电（如22V），然后通过电桥（整流电路，利用单向导电性能的整流元件）将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压，通过滤波电路尽可能的将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压成平滑的直流电压。再通过稳压芯片使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。常用的稳压芯片有7815、7805、7809、LM317等。

2、多谐振荡电路：多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波形发生器。多谐指矩形波中除了基波成分外，还有高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。具体地说，如果开始时多谐振荡处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。通过对电容、电阻的计算来确定1秒的脉冲信号，实现对计数器的时钟控制，多谐振荡器在接通电源以后，不需要外触发信号，便能够自动产生矩形脉冲。多谐振荡器又很多种，例如对称

式多谐振荡器，非对称式多谐振荡器，石英晶体多谐振荡器，555定时器构成的多谐振荡器等。

3、计数器：计数器由触发器组成的时序电路，其功能式用触发器的状态记录输入端的时钟脉冲个数，它通常用于计数、分频、定时及产生数字系统的节拍脉冲灯，如40110、74LS160、74LS161、74LS190、74LS192等。

4、译码显示：常用的数码管有4输入和7输入的，计数器产生的二进制数字信号点亮数码管上的8段LED，从而更直观的形式显示出计数电路的BCD值。

5、秒控制：手动的给秒计数器一个复位信号，及在秒脉冲计数器的复位端手动的给一个高电平（这在后期制作电路板实物是会用到）。

6、时、分校时电路：能够手动的调节时、分电路的计数数值，从而通过数码管显示，及手动给入时、分计数器一个脉冲信号达到调节时、分计数器的计数。并通过数码管直观的显示出时间。

四、器件的选择

一、直流稳压电源

本次设计任务要求能够输出一个电压可以在1.25V~15V范围能可调节的电压，故选用LM317稳压芯片，通过电阻阻值来调节输出电压的大小，LM317是一个可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2V~37V时能够提供超过1.5A的电流，使用方便、应用广泛的集成稳压块，而且价格相对便宜。

稳压电源的输出电压可用图上的公式计算出来，但R1和R2的阻值不能随意设定，首先V0=1.25V~37V（高输出电压的317稳压块，其输出电压范围是V0=1.2V~15V），所以R2/R1的比值范围只能是0~28.6。

二、时钟电路

1、多谐振荡电路

与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电

子测量及自动控制等方面。

密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪

器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的功能

主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放

电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

表1 555定时器的功能表

二、计数器

40110 为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。40110 有2 个计数时钟输入端CPU 和CPD 分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。40110 的进位输出CO 和借位输出BO 一般为高电平，当计数器从0～9 时，BO 输出负脉冲；从9～0 时CO 输出负脉冲。在多片级联时，只需要将CO 和BO分别接至下级40110 的CPU 和CPD 端，就可组成多位计数器。

三、时钟循环计数器

CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson 计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

D4017引脚功能：CD4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为：A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。B、数据输出脚：a、Q1-Q9(Pin3，

2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为*后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo电位。、CARRYOUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRYOUT将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。D、控制脚：a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。b、CLOCKENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。

四、译码显示

本部分采用市面上常见的七段数码显示管,7段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其

控制简单，使有也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，

五、时、分校时电路

校时电路是数字钟不可缺少的部分，每当数字钟与实际时间不符时，需要根据标准时间进行校时。K1、K2分别是时校正、分校正开关。不校正时，K1、K2开关是闭和的。当校正时位时，需要把K1开关打开，然后用手拨动K3开关，来回拨动一次，就能使时位增加1，根据需要去拨动开关的次数，校正完毕后把K1开关闭上。校正分位时和校正时位的方法一样。

计时电路的仿真直流稳压电源

60S计时电路

24小时计数电路

校时电路

秒计时器电路板的绘测

画出原理图，并按照要求进行封装，并生成网络表。

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创建PCB文件

在prtel中创建一个PCB文件，并加载网络表。

手动布局

PCB布线（自动布线与手工布线相结合）

打印PCB图

秒计数电路板的制作

一、打印电路板

将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意滑的一面面向自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。在其中选择打印效果最好的制作线路板。

二、裁剪覆铜板

用感光板制作电路板全程图解。覆铜板，也就是两面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。

三、预处理覆铜板

用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，

热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。

四、转印电路板

将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。一般来说经过2-3次转印，电路板就能很牢固的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经预热，温度设定在160-200摄氏度，由于温度很高，操作时注意安全！

五、腐蚀线路板

先检查一下电路板是否转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。然后就可以腐蚀了，等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时，将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水，比例为1：2：3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、浓双氧水，若操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不小心溅到皮肤或衣物上要及时用清水清洗，由于要使用强腐蚀性溶液，操作时一定注意安全！

六、线路板钻孔

线路板上是要插入电子元件的，所以就要对线路板钻孔了。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针，在使用钻机钻孔时，线路板一定要按稳，钻机速度不能开的过慢，请仔细看操作人员操作。

七、线路板预处理

钻孔完后，用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉，用清水把线路板清洗干净。水干后，用松香水涂在有线路的一面，为加快松香凝固，我们用热风机加热线路板，只需2-3分钟松香就能凝固。

秒计数板的调试

对于刚拿回来的新PCB

问题，例如是否有明显的裂痕，有无短路、开路等现象。如果有必要的话，可以检查一下电源跟地线之间的电阻是否足够大。然后就是安装元件了。相互独立的模块，如果您没有把握保证它们工作正常时，最好不要全部都装上，而是一部分一部分的装上。对于比较小的电路，可以一次全部装上，这样容易确定故障范围，免得到时遇到问题时无从下手。一般来说，可以把电源部分先装好，然后就上电检测电源输出电压是否正常。如果在上电时您没有太大的把握，即使有很大的把握，也建议您加上一个保险丝，以防万一，可考虑使用带限流功能的可调稳压电源。先预设好过流保护电流，然后将稳压电电源的电压值慢慢往上调，并监测输入电流、输入电压以及输出电压。如果往上调的过程中，没有出现过流保护等问题，且输出电压也达到了正常，则说明电源部分OK。反之，则要断开电源，寻找故障点，并重复上述步骤，直到电源正常为止。接下来逐渐安装其它模块，每安装好一个模块，就上电测试一下，上电时也是按照上面的步骤，以避免因为设计错误或/和安装错误而导致过流而烧坏元件。

数模混合设计实验报告

数模混合设计 实验报告 作者：竹叶听筝 时间：2012年12月05日课程题目：声光报警系统

摘要：声光报警器在实际的生活中可以见到许多，运用于生活的许多方面。声光报警电路可作为防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警。声光报警器可用在危险场所，通过声音和光信号向人们发出示警信息。 Abstract: sound and light alarm can be seen in real life many, used in many aspects of life. Sound and light alarm circuit can be used as anti-theft device, when it lights flash and buzzer tweet, alarm at the same time. Sound and light alarms can be used in hazardous locations, issued a warning to people through sound and light signals. 关键词：报警器声音光信号示警 1、设计原理 根据设定的基准报警电压。当输入电压超出报警值时发出声和光报警信号。当输入电压信号减小恢复到报警值以下时，要求有一定的回程余量才能撤销报警信号。也就是要实现电压信号的迟滞比较功能。LED灯闪烁，蜂鸣器报警。 2、方案比较 方案一：通过单片机控制进行AD采样计算，当采样电压超过，设定输入电压时，通过单片机控制LED闪烁，蜂鸣器报警，当输入电压小于设定Vh电压时，单片机撤销报警信号。此方案性能稳定，思路清晰，但性价比不高，涉及微处理器，以及软件编程，开发难度较大。 方案二:采用LM311滞回比较器，比较输入电压值，当大于设定电压时，比较器输出端为高电平，通过光电耦合器，进行传递信号，通过555定时器输出1HZ频率脉冲，是LED灯闪烁，同时蜂鸣器报警，当输入电压小于阈值电压时，LM311输入低电平，撤销报警信号。此方案采用纯硬件方法实现神声光报警，具有成本低，调试容易且通过光耦合器进行数字电路和模拟电路的隔离，同样也具有较高的稳定性。三、系统总体方案描述

数模混合设计报告

数模报告 时钟电路的设计与制作 成都理工大学工程技术学院 专业：电子信息科学与技术 学号： 指导教师： 姓名： 日期：

计时电路设计原理与制作 一、设计任务 设计并制作一个60秒计时电路，要求自制直流稳压电源，能够提供给数字时钟+5V的电压。同时具有手动复位的功能，能够产生一个1Hz的秒计时脉冲。并且具有进位功能能够显示出完整的24小时制的时钟电路，同时具有手动校时电路，能够对计时电路手动校正时间，校时电路包括对分、时校时。设计并仿真出时、分电路。 1、模拟电路部分设计要求 （1）制作输出电压可调的直流稳压电源，输出电压范围为 1.25～15V，通过电位器调节至5V。 （2）该直流稳压电源可供数字电路正常工作。 2、数字电路部分设计要求 （1）设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟（23小时59分59

秒）如图，应具有校时功能。 时分秒 . . . . 二、设计思路 1、直流稳压电源：为时钟电路提供一个+5V 的电压，驱动时 钟电路的正常工作。 2、脉冲产生模块：能够产生秒脉冲信号，从而实现对计时模块的控制。 3、计时循环模块：能够对时钟脉冲计数，并且能够对计数电路自动复位。

4、译码显示模块：用数码管将计数循环电路模块的状态转换为数字显示出来。 5、秒控制模块：实现对秒计时器的复位功能。 6、时、分校时模块：能够实现对电路中的时、分显示进行校时。 三、设计方案 1、直流稳压电源：通过变压器将220V的家庭用电降为电压更低的正弦交流电（如22V），然后通过电桥（整流电路，利用单向导电性能的整流元件）将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压，通过滤波电路尽可能的将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压成平滑的直流电压。再通过稳压芯片使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。常用的稳压芯片有7815、7805、7809、LM317等。 2、多谐振荡电路：多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波形发生器。多谐指矩形波中除了基波成分外，还有高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。具体地说，如果开始时多谐振荡处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。通过对电容、电阻的计算来确定1秒的脉冲信号，实现对计数器的时钟控制，多谐振荡器在接通电源以后，不需要外触发信号，便能够自动产生矩形脉冲。多谐振荡器又很多种，例如对称

电子竞赛中作品设计的一般步骤

电子竞赛中作品设计的一般步骤

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6.2 电子竞赛作品设计制作步骤 与一般的电子产品设计制作不同的是，电子设计竞赛作品设计制作一方面需要遵守电子产品设计制作的一般规律，另一方面要在限定时间、限定人数、限制设计制作条件、限制交流等情况下完成作品的设计制作，电子竞赛作品设计制作有自己的规律。电子竞赛作品设计制作大约需经过题目选择、系统方案论证、子系统、部件设计与制作、系统综合、调试与测量等步骤，最后完成作品和设计总结报告。 6.2.1 题目选择 全国大学生电子设计竞赛作品设计制作时间是4天3晚，3人一组。竞赛题目一般为5～6题，题目在竞赛开始时（第1天的8.00）开启。以2003年第6届为例共有6题：电压控制LC振荡器（A题）、宽带放大器（B题）、低频数字式相位测量仪（C题）、简易逻辑分析仪（D题）、简易智能电动车（E题）、液体点滴速度监控装置（F题）。 正确地选择竞赛题目是保证竞赛成功的关键。参赛队员应仔细阅读所有的竞赛题目，根据自己组3个队员的训练情况，选择相应的题目进行参赛制作。 选择题目按照如下原则进行： （1）明确设计任务，即“做什么？”。选择题目应注意题目中不应该有知识盲点，即要能够看懂题目要求。如果不能看懂题目要求，原则上该题目是不 可选择的。因为时间是非常紧张的，没有更多的时间让你去重新学习，另外根 据竞赛纪律，也不可以去请教老师。 （2）明确系统功能和指标，即“做到什么程度？”。注意题目中的设计要求一般分基本要求和发挥部分两部分，各占50分。应注意的是基本部分的各 项分值题目中是没有给出的，但在发挥部分往往会给出的各小项的分值。选择 时要仔细分析各项要求，综合两方面的要求，以取得较好的成绩。 （3）要确定是否具有完成该设计的元器件、最小系统、开发工具、测量仪器仪表等条件。 在没有对竞赛题目进行充分地分析之前，一定不能够进行设计。题目一旦选定，原则上是应保证不要中途更改。因为竞赛时间只有4天3晚，时间上不允许返工重来。 6.2.2 系统方案论证 题目选定后，需要考虑的问题是如何实现题目的各项要求，完成作品的制作，即需要

数模混合设计

数模混合课程设计 实践报告 题目：FM发射机设计 指导老师：徐灵飞 系别：电子信息与信息工程系 班级：电子信息工程1班 姓名：周荣 学号：201320107104 2015年4月13日

摘要： 该实验主要包括三个电路：电源电路、数字电路、模拟电路；其中电源电路有以LM7805为主要所构成的电源电路以及以单片机STC89C52为主要所构成的电源电路两部分组成，数字电路由复位、晶振及按键电路以及LED电路两部分组成，模拟也由FM调制电路以及音频检测电路两部分组成；通过三部分的同步合作，最终实现了由发射者通过调解频率使之接受者能够接收到发射者覆盖的相应频率的信息，方便实用。 系统设计 1．总体框图 单片机独立按键 输入电压 在此可设定 FM输出频 率FM调制电 路 光电报警 5V线性整流稳 压电路 12V输入 LED数码管显 示 音频输入 音频检测 音频信号强度 LED灯显示

2.系统各部分电路图

PCB图

设计内容及要求 1.（1）单片机里面的程序烧写，需要在单片机实验室借一台开发板，直接进 行烧写。 2.元器件和跳线都在电路板正面安装。绘制PCB时一定要注意元件引脚的极性如，二极管及电解电容。对于三极管，最好查阅对应的数据手册，确定正反面（对于TO-92A封装的器件来讲，一般平的一面是正面）及PCB封装引脚的顺序。 3.调试时应采用分步调试方法，先焊接电源电路，调出5V输出电压，再焊接数字电路部分（单片机及相关外围电路）的元件，调出按键和LED数码管电路（等够通过按键改变LED显示内容-FM频率）。然后再焊接模拟电路部分的元件（音频检测电路和FM调制电路），调FM调制电路。在调试过程中按步骤尽心，谁是排除出现的故障，直至最后整体电路板调试成功。 元器件清单

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

数模混合仿真详细文档

用SpectreVerilog进行模数混仿，以Sigma-Delta ADC为例 SpectreVerilog模数混仿, 模拟部分用Spectre, 数字部分用Verilog-XL. 所以还需要安装Cadence LDV软件, 其内含Verilog-XL仿真器. 这里以自行设计的二阶全差分Sigma-Delta ADC为例, 详细介绍用SpectreVerilog的仿真过程. 所用工艺库为TSMC 0.18u，电源电压：1.8V. 1. 准备 Sigma-Delta ADC分模拟和数字部分两块, 其中模拟部分为调制器, 数字部分为数字滤波器. 如下图. 其中out为调制器的输出, 这里是1位0，1数据流. 数字滤波器为Verilog RTL级代码. Schematic： Symbol：

Verilog Code： module DigitalFilter (in2out, out, clk, clr, in); output in2out; output [`wordsize-1:0] out; input clk; input clr; input in; reg in2out; wire clk_half1, clk_half2; …… Endmodule 同时为了直观的观看输出结果，因此把输出的数字字转化为模拟量，这里用Verilog-A做一个理想的DA转换器。 因此最好事先用Spectre仿真模拟部分, 用ModelSim或Verilog-XL等仿真数字部分. 这里假定我们已有: 1) 模拟部分的原理图(包括Symbol); 2) 数字部分的Verilog代码,DigitalFilter.v, 模块名:DigitalFilter(in2out,out,clk, clr,in); 3) 数字部分的TestBench代码, DigitalFilter_TB.v, 模块名: DigitalFilter_TB. 下图为最终的系统图：

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

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。

数模混合仿真详细文档.

用 SpectreVerilog 进行模数混仿,以 Sigma-Delta ADC为例 SpectreVerilog 模数混仿 , 模拟部分用 Spectre, 数字部分用 Verilog-XL. 所以还需要安装 Cadence LDV软件 , 其内含 Verilog-XL 仿真器 . 这里以自行设计的二阶全差分 Sigma-Delta ADC为例 , 详细介绍用SpectreVerilog 的仿真过程 . 所用工艺库为 TSMC 0.18u,电源电压:1.8V. 1. 准备 Sigma-Delta ADC分模拟和数字部分两块 , 其中模拟部分为调制器 , 数字部分为数字滤波器 . 如下图 . 其中 out 为调制器的输出 , 这里是 1位 0, 1数据流 . 数字滤波器为 Verilog RTL级代码 . Schematic : Symbol :

Verilog Code: module DigitalFilter (in2out, out, clk, clr, in; output in2out; output [`wordsize-1:0] out; input clk; input clr; input in; reg in2out; wire clk_half1, clk_half2; …… Endmodule 同时为了直观的观看输出结果,因此把输出的数字字转化为模拟量,这里用Verilog-A 做一个理想的 DA 转换器。 因此最好事先用 Spectre 仿真模拟部分 , 用 ModelSim 或 Verilog-XL 等仿真数字部分 . 这里假定我们已有 :

设计数模混合电路抗干扰的秘密

设计数模混合电路抗干扰的秘密 数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析;数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。 作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK 信号，Reset等信号。除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声（SSN），也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外，电路中还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。 无论电压型还是电流型的干扰源，在耦合到被干扰对象时，既可能通过电路传导耦合，也可能通过空间电磁场耦合，或者二者兼有。然而一般的仿真分析工具，往往由于功能所限，只能分析其中一种。例如在传统的SPICE电路仿真工具中，只考虑电路传导型的干扰，并不考虑空间电磁场的耦合;而一般的PCB 信号完整性（SI）分析工具，只考察空间电磁场耦合，将所有的电源、地都看作理想DC直流，不予分析考虑。耦合路径提取的不完整，也是困扰数模混合噪声分析的重要原因。 数模混合设计中，电源和地的划分，是业内争论的焦点。传统的设计中，数字模拟部分被严格分开;然而随着系统越来越复杂，数模电路集成度不断提高，分割又会造成数字信号跨分割，信号回流不完整，进而影响信号完整性，另外，电源的分割还造成电源分配系统的阻抗过高;有人提出“单点连接”：还是做分割，但是在跨分割的信号下方单点连接以避免跨分割问题;但是如果数模之间信号很多，难于分开，这种“单点连接”也存在困难，因而又有人提出不分割，只是保持数字和模拟部分不要交叉;还有一些资料介绍，在跨分割的信号旁边包地线或者并联的电容，用来提供完整回流路径。无论哪种方法，似乎都有一定道理，而且都有成功的先例，然而所有这些分割方案的有效性以及可能存在的问题，一直没有检验的标准。 数模混合电路的仿真，还存在模型的问题。业界普遍接受的模拟电路仿真模型还是SPICE 模型，数字电路信号完整性分析使用IBIS模型。多家EDA公司的仿真软件已经推出支持多种模型的混合模型仿真器，然而摆在设计师案头的主要困难是器件模型，特别是模拟器件模型很难得到。在数字设计看来，时域的瞬态分析，即某一时间点上确定的电压值，是仿真的主要手段，就像调试中的示波器那样直观。没有精确的模型，瞬态分析就无法实现。然而对模拟设计，特别是噪声分析，激励源在时间轴上难于描述或很难预测，只知道他的频率带宽范围和大致幅度，这时候我们通常会引入频域扫频分析，考察扫频信号在关注点的变化，如同频谱分析仪的作用。或者干脆如网络分析仪（NA）那样考察信号或噪声通过的通道的频域SYZ参数，进而预测干扰发生的频率和幅度。可见，数模混合噪声分析，既需要支持混合模型的仿真器，也需要仿真器同时支持时域分析和频域分析。

数模混合电路的设计(很详细规范)

目录： 前言 一、数模混合设计的难点 二、提高数模混合电路性能的关键 三、仿真工具在数模混合设计中的应用 四、小结 五、混合信号PCB设计基础问答 前言： 数模混合电路的设计，一直是困扰硬件电路设计师提高性能的瓶颈。众所周知，现实的世界都是模拟的，只有将模拟的信号转变成数字信号，才方便做进一步的处理。模拟信号和数字信号的转变是否实时、精确，是电路设计的重要指标。除了器件工艺，算法的进步会影响系统数模变换的精度外，现实世界中众多干扰，噪声也是困扰数模电路性能的主要因素。本文通过Ansoft公司的“AD-Mix Sig nal Noise Design Suites” 数模混合噪声仿真设计软件的对数模混合设计PCB 的仿真，探索分析数模混合电路的噪声干扰和优化设计的途径，以达到改善系统性能目的。 一、数模混合设计的难点 数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析；数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。 作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK信号，Reset等信号。除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声（SSN），也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外，电路中还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。

IC设计流程之实现篇——全定制设计

IC设计流程之实现篇——全定制设计 要谈IC设计的流程，首先得搞清楚IC和IC设计的分类。 集成电路芯片从用途上可以分为两大类：通用IC（如CPU、DRAM/SRAM、接口芯片等）和专用IC（ASIC）（Application Specific Integrated Circuit），ASIC是特定用途的IC。从结构上可以分为数字IC、模拟IC和数模混合IC三种，而SOC（System On Chip，从属于数模混合IC）则会成为IC设计的主流。从实现方法上IC设计又可以分为三种，全定制（full custom）、半定制（Semi-custom）和基于可编程器件的IC设计。全定制设计方法是指基于晶体管级，所有器件和互连版图都用手工生成的设计方法，这种方法比较适合大批量生产、要求集成度高、速度快、面积小、功耗低的通用IC或ASIC。基于门阵列（gate-array）和标准单元（standard-cell）的半定制设计由于其成本低、周期短、芯片利用率低而适合于小批量、速度快的芯片。最后一种IC设计方向，则是基于PLD或FPGA器件的IC设计模式，是一种“快速原型设计”，因其易用性和可编程性受到对IC制造工艺不甚熟悉的系统集成用户的欢迎，最大的特点就是只需懂得硬件描述语言就可以使用EDA工具写入芯片功能。 从采用的工艺可以分成双极型(bipolar)，MOS和其他的特殊工艺。硅（Si）基半导体工艺中的双极型器件由于功耗大、集成度相对低，在近年随亚微米深亚微米工艺的的迅速发展，在速度上对MOS管已不具优势，因而很快被集成度高，功耗低、抗干扰能力强的MOS管所替代。MOSFET工艺又可分为NMOS、PMOS和CMOS三种；其中CMOS工艺发展已经十分成熟，占据IC市场的绝大部分份额。GaAs器件因为其在高频领域（可以在0.35um下很轻松作到10GHz）如微波IC中的广泛应用，其特殊的工艺也得到了深入研究。而应用于视频采集领域的CCD传感器虽然也使用IC一样的平面工艺，但其实现和标准半导体工艺有很大不同。 在IC开发中，常常会根据项目的要求（Specifications）、经费和EDA工具以及人力资源、并考虑代工厂的工艺实际，采用不同的实现方法。 其实IC设计这个领域博大精深，所涉及的知识工具领域很广，本系列博文围绕EDA工具展开，以实现方法的不同为主线，来介绍这三种不同的设计方法：全定制、半定制和基于FPGA 的IC设计，这三种方法在EDA工具和流程上都有各自鲜明的特色，通过介绍这三种IC设计方法可以让大家对IC设计有个清晰的思路，也顺便介绍了其中涉及到的大多数EDA工具，并且避免了读者陷入IC领域的某些细节中而不能一窥全貌之嫌。其实，无论是IC和ASIC，还是I/O芯片、CPU芯片在EDA工具上的区别都不明显，并且涉及某些应用领域的特定的知识，需要读者具备一定的背景知识，不适合用来作为介绍IC的设计流程的入门级题材。 全定制IC设计方法，是按照规定的功能与性能要求，先设计出满足功能的电路，然后对电路的布局与布线进行专门的优化设计，以达到芯片的最佳性能。全定制IC设计的主要EDA 工具有Cadence的Virtuoso、Synopsys的Custom Designer（CD）等，这两款工具实际上提供一个集成设计环境，在这个环境里用户可以方便地配置和利用各家EDA的工具来完成各个设计阶段的任务。首先来看一看它的设计基本流程（如下图）。

数模混合课程设计PCB制作步骤培训讲学

数模混合课程设计 1电路原理图与电路PCB图绘制要求 1．电路原理图绘制要求： 利用Protel99se绘制本课件所提供的模拟电路和数字电路的原理图，按照我们所提供的元器件确定元件封装，进行ERC检查无误后生成网络表2．PCB绘图要求： （1）采用单面板制图，板框尺寸为长15cm、宽10cm。模拟电路除变压器、整流桥和滤波电容外，其余均和数字电路画在一张PCB图上，注意模拟地和数字地要分开，应留出稳压电路的输入接口。 （2）焊盘之间只允许走一根铜膜线。 （3）信号线、电源线及地线的最小铜膜线宽度为40mil。 （4）要求所有元件焊盘孔直径为20mil，外直径80mil。 （5）安全间距设置为20mil。 （6）采用人工布局的方式对元件进行布局，采用自动布线和手动布线相结合的方式布线。 2电路原理图 模拟电路——可调稳压电源电路 .. . . 可调稳压电源电路原理图元件表

补充：画原理图时J1、JP1、R1、C1、Ｃ2均在Miscellaneous Devices.lib 中查找，而U1、W1则在Simulation Symbols.lib 中查找。画PCB 时JP1的封装TS100V2X2在2.54mm Connectors.lib 中,其余均在pcbfootprints.lib 中。注意库里的LM317和电位器RPOT 的元件引脚和实际元件引脚不一致，应先将元件库里LM317和电位器RPOT 元件的引脚进行修改。 数字电路——计数器电路 TRIG 2 OUT 3 4 CVOLT 5 THOLD 6DISCHG 78 1 RESET VCC GND U2 NE555 +C3 10U C40.1U R247K R347K VCC GND CLK 14CLK/EN 13RESET 15 Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q89Q911Cout 12 U3CD4017B a 1b 15c 14d 13e 12f 3g 2Qbo 11Qco 10 CPu 9 CPd 7R 5TE 4 LE 6 V C C 16 G N D 8 U5 CD40110 GND a 1 b 15 c 14 d 13 e 12 f 3 g 2Qbo 11Qco 10 CPu 9CPd 7R 5TE 4LE 6 V C C 16 G N D 8 U4 CD40110 VCC VCC GND GND a b f c g d e 76421910a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 X1SM420501K a b f c g d e 76421910a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 X2 SM420501K R5300 R6300 GND R4470 1 1 22 H1LED GND S1SW-SPST

数模混合仿真基本流程

数模混合仿真基本流程 使用三位计数器（数字电路）和三个缓冲器（模拟电路，接在计数器的输出端）为例。 打开终端，输入ic，启动icfb 本例新建一个自己的库，在中点击 库名这里取为smic18mixedsignal 点击OK 在弹出的对话框选择 点击OK 选择为 点击OK 先搭缓冲器（用两个反相器串联而成，没有调节栅宽，取了PMOS栅宽为440纳米，NMOS栅宽为220纳米） 如下图所示 生成原理图

如下图所示 再新建三位计数器 如下图所示填写内容为functional，选择为， 内容自己填。 点击OK 弹出编写代码的界面，是VI编辑器，VI编辑器使用手册见《vim编辑器使用手册》word 文档。 将事先准备好的三位计数器代码复制进去，如下图所示 需要注意的是代码里的module名称要与cell name一致。

在末行模式下输入wq回车 弹出 点击Yes 在处可以看到0错误0警告 下面建立三位计数器的测试电路 电路图如下图所示，时钟周期为10ns，保存，关闭。

在界面选中，library manager->file->new->cell view 点击OK 在弹出的对话框中点击 在弹出的对话框中如下图选择 点击OK 点击 如下图选择 点击OK 在内加入：functional 如下图所示

点击OK 点击，关闭对话框 双击View里的，如下图选择，点击OK 点击-> 点击-> 选择为，点击OK 这时中将出现，点击 选择点击 根据工艺条件与设计要求填写A->D、D->A相关信息，如信号上升、下降时间，模拟信号向数字信号转换的高低电平等。 这里如下图设置

数模混合仿真基本流程.

数/模混合仿真基本步骤 1、输入命令“ which verilog.vmx” ,参看仿真所需的“ verilog.vmx ”文件是否存在, “ which icfb” ,查看所需的系统文件是否存在; 2、在需要进行仿真的文件目录下启动 icfb ,将系统中模拟电路部分电路结构做成 symbol , 数字电路部分用 verilog 编写,做成 view 名称为“ functional ”的模块; 3、除了有 schematic view之外,增加 config view :library manager → file → new → cell view → 如图填写后,点击 ok 弹出对话框 点击 use template ,弹出对话框

在 name 选项中选择 spectreVerilog ,点击 ok ,关闭 new configuration 对话框,在new configuration 对话框中,将 view 名称改为 schematic ,如图

保存后关闭对话框; 4、开始仿真时关闭双击 config ,弹出对话框 一般按照默认值,只显示 schematic ,不显示 config ,点击 ok 5、在弹出的 schematic 对话框中, tool → analog environment→ set up→simulator/directory/host

,弹出对话框 将 simulator 改为如图, ok ; schematic 中将出现 mixed signal 选项,点击该选项, 下拉菜单中出现三个选项, 其中 display partition选项中可选择显示模拟信号线, 数字信号线、 或混合信号线;

数模混合电路设计难点分析

数模混合电路设计难点分析 数模混合电路设计当中，干扰源、干扰对象和干扰途径的辨别是分析数模混合设计干扰的基础。通常的电路中，模拟信号上由于存在随时间变化的连续变化的电压和电流有效成分，在设计和调试过程中，需要同时控制这两个变量，而且他们对于外部的干扰更敏感，因而通常作为被干扰对象做分析;数字信号上只有随时间变化的门限量化后的电压成分，相比模拟信号对干扰有较高的承受能力，但是这类信号变化快，特别是变化沿速度快，还有较高的高频谐波成分，对外释放能量，通常作为干扰源。 作为干扰源的数字电路部分多采用CMOS工艺，从而导致数字信号输入端极高的输入电阻，通常在几十k欧到上兆欧姆。这样高的内阻导致数字信号上的电流非常微弱，因而只有电压有效信号在起作用，在数模混合干扰分析中，这类信号可以作为电压型干扰源，如CLK信号，Reset等信号。除了快速交变的数字信号，数字信号的电源管脚上，由于引脚电感和互感引起的同步开关噪声(SSN)，也是数模混合电路中存在的重要一类电压型干扰源。此外，电路中 还存在一些电流信号，特别是直流电源到器件负载之间的电源信号上有较大的电流，根据右手螺旋定理，电流信号周围会感应出磁场，进而引起变化的电场，在分析时，直流电源作为电流型干扰源。 无论电压型还是电流型的干扰源，在耦合到被干扰对象时，既可能通过电路传导耦合，也可能通过空间电磁场耦合，或者二者兼有。然而一般的仿真分析工具，往往由于功能所限，只能分析其中一种。例如在传统的SPICE电路仿真工具中，只考虑电路传导型的干扰，并不考虑空间电磁场的耦合;而一般的PCB信号完整性(SI)分析工具，只考察空间电磁场耦合，将所有的电源、地都看作理想DC直流，不予分析考虑。耦合路径提取的不完整，也是困扰数模混