利用Astro—Rail分析FFT芯片的功耗和电源完整性
电源完整性理解与设计
电源完整性理解与设计一、定义：电源完整性（Powerintegrity）简称PI,是确认电源来源及目的端的电压及电流是否符合需求。
电源完整性在现今的电子产品中相当重要。
有几个有关电源完整性的层面：芯片层面、芯片封装层面、电路板层面及系统层面。
在电路板层面的电源完整性要达到以下三个需求：1、使芯片引脚的电压噪声+电压纹波比规格要求要小一些（例如芯片电源管脚的输入电压要求1V之间的误差小于+/-50mV）2、控制接地反弹（地弹）（同步切换噪声SSN、同步切换输出SSO）3、降低电磁干扰（EMI）并且维持电磁兼容性（EMC）:电源分布网络（PDN）是电路板上最大型的导体，因此也是最容易发射及接收噪声的天线。
1.1“地弹”：是指芯片内部“地”电平相对于电路板“地”电平的变化现象。
以电路板“地”为参考，就像是芯片内部的“地”电平不断的跳动，因此形象的称之为地弹（groundbounce）。
当器件输出端由一个状态跳变到另一个状态时，地弹现象会导致器件逻辑输入端产生毛刺。
对于任何形式封装的芯片，其引脚必会存在电感电容等寄生参数，而地弹主要是由于GND引脚上的阻抗引起的。
集成电路的规模越来越大，开关速度不断提高，地弹噪声如果控制不好就会影响电路的功能，因此有必要深入理解地弹的概念并研究它的规律。
我们可以用下图来直观的解释一下。
图中开关Q的不同位置代表了输出的“0”“1”两种状态。
假定由于电路状态装换，开关Q接通RL低电平，负载电容对地放电，随着负载电容电压下降，它积累的电荷流向地，在接地回路上形成一个大的电流浪涌。
随着放电电流建立然后衰减，这一电流变化作用于接地引脚的电感LG，这样在芯片外的电路板“地”与芯片内的地之间，会形成一定的电压差，如图中VG。
这种由于输出转换引起的芯片A的输出变化，产生地弹。
这对芯片A的输入逻辑是有影响的。
接收逻辑把输入电压和芯片内部的地电压差分比较确定输入,因此从接收逻辑来看就象输入信号本身叠加了一个与地弹噪声相同的噪声。
dfttransition 覆盖芯片内部逻辑的固定型故障 -回复
dfttransition 覆盖芯片内部逻辑的固定型故障-回复DFT（Design-for-Test）（设计可测试性）是现代集成电路设计中必不可少的一个环节。
其主要目的是在芯片设计的早期阶段，通过特定的设计技巧和策略，提高芯片的测试性，从而加快芯片的验证和测试过程，降低测试成本。
在设计芯片时，我们总是希望芯片的内部逻辑是完全正确的，但是由于各种因素的影响，芯片可能会存在固定型故障。
固定型故障是指与某个特定的输入组合相关联的故障，该故障在芯片每次使用该特定输入组合时都会发生。
覆盖芯片内部逻辑的固定型故障是DFT的一个重要目标之一。
本文将从以下几个方面详细介绍覆盖芯片内部逻辑的固定型故障以及如何通过DFT技术来解决这些问题。
一、固定型故障的分类和原因分析固定型故障可以分为多个类别，如单个固定型故障、多个固定型故障、通用固定型故障等。
其中，单个固定型故障最容易检测和诊断，因为它只会影响某个特定输入组合。
而多个固定型故障则更加具有挑战性，因为多个固定型故障可能会相互干扰，使得故障的检测和诊断变得更加复杂。
造成固定型故障的原因是多样的，主要包括设计错误、工艺问题、电磁干扰等。
设计错误是最常见的固定型故障原因，例如逻辑错误、引脚连接错误等。
工艺问题是指在芯片制造过程中出现的问题，例如金属短路、二极管漏电等。
电磁干扰是指芯片在工作过程中受到的电磁波的干扰，导致芯片内部逻辑发生故障。
二、固定型故障的检测和诊断方法对于固定型故障的检测和诊断，DFT技术是一种有效的方法。
DFT技术可以通过在芯片设计过程中引入一些特殊的电路结构，并利用这些电路结构来实现对固定型故障的检测和诊断。
其中，最常用的DFT技术包括扫描链（Scan Chain）、Boundary Scan、故障模拟等。
扫描链是一种常用的DFT技术，其原理是将芯片内部的存储器元件组织成一个或多个链式结构，通过控制扫描链的输入和输出来实现对芯片内部逻辑的故障检测和诊断。
Synopsys系列工具简介
Synopsys系列工具简介Synopsys的产品线覆盖了整个IC设计流程，使客户从设计规范到芯片生产都能用到完备的最高水平设计工具。
公司主要开发和支持基于两个主要平台的产品，Galaxy设计平台和Discovery验证平台。
这些平台为客户实现先进的集成电路设计和验证提供了整套综合性的工具。
Synopsys解决方案包括：System Creation(系统生成)System Verification and Analysis(系统验证与分析)Design Planning(设计规划)Physical Synthesis(物理综合)Design for Manufacturing(可制造设计)Design for Verification(可验证设计)Test Automation(自动化测试)Deep Submicron, Signal and Layout Integrity(深亚微米技术、信号与规划完整性技术)Intellectual Property and Design Reuse Technology(IP 核与设计重用技术)Standard and Custom Block Design(标准和定制模块设计)Chip Assembly(芯片集成)Final Verification(最终验证)Fabrication and Packaging(制造与封装设计工具)Technology CAD(TCAD)(工艺计算机辅助设计技术)主要包括以下工具：1.VCS (Verilog Compiled Simulator)2.DC (Design Compiler)3.ICC (IC Compiler)4.PT (PrimeTime)5.Hercules (Hercules Physical Verification)6.Star-RCXT (parasitic extraction tool)7.LEDA (LEDA Checker and LEDA Specifier)8.Formality (RTL to gate-level equivalence checking of cell-based designs)9.TetraMAX ATPG (Provides manufacturing test patterns for scan designs)1.VCS (Verilog Compiled Simulator)VCS是编译型Verilog模拟器，它完全支持OVI标准的Verilog HDL语言、PLI和SDF。
Synopsys工具简介
Synopsys工具简介Synopsys的产品线覆盖了整个 IC设计流程，使客户从设计规范到芯片生产都能用到完备的最高水平设计工具。
公司主要开发和支持基于两个主要平台的产品，Galaxy设计平台和Discovery验证平台。
这些平台为客户实现先进的集成电路设计和验证提供了整套综合性的工具。
Synopsys解决方案包括：· System Creation(系统生成)· System Verification and Analysis(系统验证与分析)· Design Planning(设计规划)· Physical Synthesis(物理综合)· Design for Manufacturing(可制造设计)· Design for Verification(可验证设计)· Test Automation(自动化测试)· Deep Submicron, Signal and Layout Integrity(深亚微米技术、信号与规划完整性技术)· Intellectual Property and Design Reuse Technology(IP 核与设计重用技术)· Standard and Custom Block Design(标准和定制模块设计)· Chip Assembly(芯片集成)· Final Verification(最终验证)· Fabrication and Packaging(制造与封装设计工具)· Technology CAD(TCAD)(工艺计算机辅助设计技术)主要包括以下工具：1.VCS( verilog compiled simulator )VCS是编译型Verilog模拟器，它完全支持OVI标准的Verilog HDL语言、PLI和SDF。
陈新武DFT讲稿
集成电路测试方法研究华中科技大学IC设计中心陈新武目录摘要 (I)Abstract ················································································I I 1 序言1.1背景及其意义 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 本文的主要内容 (5)2 集成电路可测试性设计的根本概念DFT的根本概念 (6)DFT的常用方法 (6)2.3 系统芯片与IP核 (10)2.4 自动测试设备〔ATE〕 (11)2.5 集成电路可测试性设计的挑战 (12)3 边界扫描测试方法3.1 边界扫描根本状况 (14)IEEE Std 1149.1 (14)IEEE Std 1149.4 (16)IEEE Std 1149.5 (18)IEEE Std 1149.6 (20)3.6 边界扫描测试的开展前景 (22)3.7 本章小结 (22)4 全扫描可测试性实现方法4.1为什么需要扫描测试 (23)4.2可扫描单元类型 (24)4.3如何提高故障覆盖率 (28)4.4 一个实现实例 (41)4.5本章小结 (42)5 集成电路的低功耗DFT方法5.1测试模式下功耗比拟高的原因 (43)5.2基于扫描设计的低功耗DFT方法 (44)5.3基于非扫描设计的低功耗DFT方法 (47)5.4本章小结 (52)6 测试调度问题6.1为测试调度问题建立数学模型 (53)’02 (56)6.3测试调度算法 (61)6.4实验数据的构造 (64)6.5实验结果与分析 (65)6.6本章小结 (66)7 总结与展望7.1 总结 (68)7.2 本文的创新点 (69)7.3 展望 (69)参考文献 (72)附录1 一个测试基准举例 (78)1 序言本课程目的在于研究集成电路的测试实现方法，可以用于指导集成电路的设计工作。
DFT与ATPG的低功耗设计原理与分析
ｆ ｉｌｌａｄｊａｃｅｎｔ￣＂ｓｈｉｆｔ＿ｐｏｗｅｒ＿ｅｆｏｒｔ＿ｈｉｇｈ”，可减少 ＳＣＡＮ寄存器 ＿ 翻 转 的 次 数 ，优 化 测 试 向 量 在 ｓｈｉｆ ｔ过 程 中 的 功耗 嗍。 同 时 还 可 在 扫 描 链 测 试 向 量 生 成 的 过 程 中 对 捕 获
荐 命 令 选 项 的 功 耗 为 ｌ１．５２％，功 耗 降 低 的效 果不 明显 。 由 上 述 可 知 ．ＳＹＮ０ＰｓＹｓ推 荐 的 降 低 功 耗 命 令 选 项 对 于
项 的 功 耗 降 低 了 ２０．８５％，效 果 明 显 。
ＳＹＮ０ＰＳＹＳ公 司对 测 试 向量 生成 的过 程 中 有 方 法 对 ｓｈｉｆ ｔ
对 于 峰 值 捕 获 （ｐｅａｋ ｃａｐｔｕｒ ｅ ｓｗ ｉｔｃｈｉｎｇ） 的 功 耗 ，带
过 程 加 以 干 涉 。 在 ＴｅｔｒａＭａｘ 中 使 用 命 令 “ｓｅｔ＿ａｔｐｇ 卜 ＳＹＮＯＰＳＹＳ推 荐 命 令 选 项 为 ｌＯ．ｏ７％ ，而 不 带 ＳＹＮＯＰＳＹＳ推
令 会 得 到 值 １０．０２％。 这 个 值 要 取 整 ，公 式 为 “ｐｏｗｅｒ ｂｕｄｇｅｔ＝ ｆ ｌｏｏｒ （１０．０２％）＋１”。 在用 于 ｐｏｗｅｒ＿ｂｕｄｇｅｔ选 项 时 ，数 值 应 为
多 ．测Байду номын сангаас试 成 本 增 加 。
４ 结 束 语
ｌ１。 使 用 命 令 “ｓｅｔ＿ａｔｐｇ－ｐｏｗｅｒ＿ｂｕｄｇｅｔ １１－ｐｏｗｅｒ ｅｆｏｒ ｔ ｈｉ ｇｈ”，
会 增 加 基 台在 Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ模 式 下 的测 试 时 间 。此 外 。从 表 ｌ中 ＳＹＮＯＰｓＹＳ推 荐 的 命 令 选 项 对 于 降 低 ｓｈｉｆｔ开 关 的 功 耗 作 用
电源完整性和地弹噪声的高速PCB仿真
电源完整性与地弹噪声的高速PCB仿真随着信号的沿变化速度越来越快，今天的高速数字电路板设计者所碰到的咨询题在几年前瞧来是不可想象的。
关于小于1纳秒的信号沿变化，PCB板上电源层与地层间的电压在电路板的各处都不尽相同，从而碍事到IC芯片的供电，导致芯片的逻辑错误。
为了保证高速器件的正确动作，设计者应该消除这种电压的动摇，维持低阻抗的电源分配路径。
为此，你需要在电路板上增加退耦电容来将高速信号在电源层和地层上产生的噪声落至最低。
你必须明白要用多少个电容，每一个电容的容值应该是多大，同时它们放在电路板上什么位置最为适宜。
一方面你可能需要许多电容，而另一方面电路板上的空间是有限而贵重的，这些细节上的考虑可能决定设计的成败。
反复试验的设计方法既耗时又贵重，结果往往导致过约束的设计从而增加不必要的制造本钞票。
使用软件工具来仿真、优化电路板设计和电路板资源的使用情况，关于要反复测试各种电路板配置方案的设计来讲是一种更为实际的方法。
本文以一个xDSM(密集副载波多路复用)电路板的设计为例讲明此过程，该设计用于光纤/宽带无线网络。
软件仿真工具使用Ansoft的SIwave，SIwave基于混合全波有限元技术，能够直截了当从layout工具CadenceAllegro,MentorGraphicsBoardStation,SynopsysEncore和ZukenCR-5000BoardDesigner导进电路板设计。
图1是SIwave中该设计的PCB幅员。
由于PCB的结构是平面的，SIwave能够有效的进行全面的分析，其分析输出包括电路板的谐振、阻抗、选定网络的S参数和电路的等效Spice模型。
图1,SIwave中xDSM电路板的PCB幅员，左边是两个高速总线，右边是三个Xilinx的FPGA。
xDSM电路板的尺寸，也确实是根基电源层和地层的尺寸是11×7.2英寸(28×18.3厘米)。
电源层和地层根基上厚的铜箔，中间被厚的衬底隔开。
电源完整性测试
电源完整性（Power Integrity）简称PI，是确认电源来源、目的端电压以及电流是否符合需求。
PI所研究的就是如何为整个系统提供一个稳定可靠的电源分配网络（Power Distribution Network，简称PDN），确定从DC转换器的输出到芯片、板卡和系统的直流电源的质量, 使得系统工作时，电源噪声能够得到有效控制，并充分抑制芯片工作时引起的电压波动、辐射和串扰。
电源完整性直接决定了产品的性能，如整机可靠性、信噪比与误码率，以及EMI/EMC等重要指标，正确测试和分析电源完整性也变得至关重要。
PI以前隶属于SI（Signal Integrity，信号完整性）专题，正是由于意识到它的重要性，目前研发人员已经将其作为一个独立的专题来研究。
测试的内容常见的PI测试指标，包括周期性和随机性扰动 (Periodic and Random Disturbances，简称PARD)，即噪声、纹波和瞬变；静态和瞬态负载响应；以及电源漂移。
PARD是直流输出电压与其期望值的偏差，它通常用峰峰值（Vpp）来衡量。
静态或瞬态负载响应测试，是对预定负载的指定输出极限的测量。
供电漂移测试的是供电幅度随时间的变化和漂移，确认是否在容限范围内。
3电源完整性测试的挑战噪声RMS值的测量与给定的波形样本数量和采样间隔有关，测试样本少，峰峰值小，RMS值偏大。
而只有样本数足够多的情况，测试值才会更准确。
3.2 uV级-mV级噪声测试的挑战随着电子产品的功能增强，元器件密度增大及运行频率的升高，推动了对更低电源电压的需求。
电路设计如DDR通常使用3.3V、1.8V、1.5V 甚至1.2 V DC电源，每个电源的容差都比前几代产品小。
对于数字器件而言，电源噪声/纹波的要求还在几十mV量级，而对于模拟器件和混合器件而言，电源噪声/纹波已经到了100uV量级，乃至10uV量级。
工程师需要放大电源轨（Power Rail）以查找瞬变，测量纹波并分析其上的信号耦合。
改进型fft算法在电铁谐波检测中的应用
摘要随着当今社会经济的发展和科技的进步，电气化铁路已经成为国民发展重要的保障和工具，大量的电气化铁路供电设备并入电网，随之带来的谐波和无功问题引起了越来越多的关注。
电力电子设备产生的大量谐波将会影响原有的电能质量，而无功功率的消耗，会导致电网中功率因数的减小，同样也会对电力设备带来一些不利的影响。
因此谐波治理以及谐波检测已经是一项迫切的任务。
目前常采用有源滤波器来治理谐波。
有源滤波器是一种新型的谐波与无功动态补偿装置，受到了广泛的关注。
本文以电铁谐波的检测技术作为探讨和研究的切入点，着重对谐波检测效果的优化展开讨论。
首先，综述当前电气化铁路中的谐波问题、谐波危害和一些常用的谐波抑制技术，可以看出有源电力滤波器可以更加有效地补偿谐波电流，和更好地改善电能质量，在此基础上对电铁谐波的典型特点作了模拟仿真，并且简要介绍了国内外关于电铁谐波的研究现状。
然后，介绍了基于快速傅里叶变化的三相电力系统的谐波检测方法。
通过与易．岛法之间的比较，论证了ＦＦＴ检测方法的正确性：电压无畸变和电压有畸变时，ＦＦＴ法都可以准确地检测出系统谐波和无功电流。
接着，针对已得到论证的ＦＦＴ检测算法进行改进，传统ＦＦＴ检测算法最突出的问题是存在频谱泄漏和谱间干扰（栅栏效应），这是由信号截断而必然产生的，因此采用加窗插值法，利用窗函数的频谱特性修正泄漏的频谱，以得到信号的实际频谱值，减小异步采样引起的误差。
考虑到电铁系统信号主要含奇数次谐波和余弦窗具有诸多特点，故选用余弦窗；分析一系列余弦窗的优缺点后，选择Ｂ．Ｈ窗作为本文的关键技术点。
加Ｂ．Ｈ窗之后虽然精确度得到提升，但是同样衍生出运行速度降低的问题，通过三次样条函数的采样法进行优化处理，并且仿真实验验证了ＦＦＴ改进算法的正确性。
最后，在理论分析和仿真研究的基础上，以江苏省苏州市电力设备与自动化重点实验室中有源电力滤波器样机为实验平台，探讨了与本课题相关的实验样机的硬件设计过程。
在此基础上，将ＦＦＴ改进算法应用于基于ＤＳＰ２８１２平台控制的并联型电力有源滤波器的检测环节，分析实验结果，验证研究结果的可靠性。
星载二次电源的电磁兼容预设计
Ｅ
＝
７．９６ＶＡ Ｄ３
（２）
式中：Ｖ 为驱动电压，单位为 Ｖ；Ａ 为环路面积，单 位为ｃｍ２；Ｄ 为 观 测 点 位 置 矢 量；Ｆ 为 频 率，单 位 为 ＭＨｚ。
如果 ＺＣ＜７．９×｜Ｄ｜×Ｆ，可 采 用 理 想 环 路 公 式（因为此时的电 路 阻 抗 已 经 低 到 该 模 型 的 适 用
程 度 了 ），电 场 值 为
Ｅ ＝ １Ｄ．３×ＺＶＣ ×ＡＦ２
（５）
ＨＪ
＝
Ｅ １２０π
＝
３．５×１０－５ＩＡＦ２ Ｄ
（６）
式（５）环路面积 Ａ 的单位为ｃｍ２，式（６）环 路 面 积
Ａ 的单位为 ｍ２，其他同式（３）。
在辐射干扰仿 真 的 建 模 中，不 仅 是 电 路 工 作
的 电 参 数 ，而 且 各 导 体 和 非 导 体 的 几 何 形 状 、物 理
（Ｍ ×Ｒｍ）·Ｒｍ
（８）
式中：传播 常 数ｋ＝２π／λ；Ｒｍ ＝ｒ－ｓｍ，ｒ 为 观 察 点 Ｐ 的位置矢量，ｓｍ 为磁偶极子的位置矢量。
［ ］ Ｆ（Ｒｍ
，ｋ）＝
ｋ２ ４π
１＋ｋＲｊｍ
－
１ （ｋＲｍ
）２
·ｅＲｊ ｋＲｍｍ
（９）
［ ］ Ｇ（Ｒｍ
，ｋ）＝
ｋ２ ４π
１＋ｋＲ３ｊｍ
－
３ （ｋＲｍ ）２
·
ｅｊ ｋＲｍ （Ｒｍ ）３
笔 者 提 出 的 预 设 计 方 法 ，从 设 计 伊 始 执 行 ，贯 穿于电路 原 理 和 电 路 板 设 计 阶 段 以 及 电 性 件 阶 段 ，从 源 头 上 由 内 及 外 地 解 决 辐 射 发 射 超 标 问 题 。 首先分析星载二 次 电 源 电 磁 干 扰 产 生 的 机 理，然 后引入基于修正的单线模型的近似计算方法和遗 传算法建立场等效模 型 。 ［９，１６］ 应 用 场 路 结 合 的 方 法，以传导干扰谐 波 源 为 新 的 激 励 源 导 入 场 等 效 模 型 计 算 辐 射 干 扰，包 括 近 场 干 扰 和 远 场 干 扰。 根据仿真分析提出从原理电路和电路板改进的建 议及措施，从而实 现 电 源 在 研 制 初 期 的 预 设 计 优 化。通过与摸底 实 测 数 据 的 对 比，验 证 了 方 法 的 正确性。
fpga 65536点 复数fft 存储量 计算
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种灵活可编程的集成电路芯片，可用于实现各种数字电路功能。
在信号处理领域中，FFT （Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换）被广泛应用于频谱分析、滤波、编解码等方面。
本文将探讨在FPGA中实现xxx点复数FFT所需的存储量和计算量，并分析其中的相关技术和挑战。
1. xxx点复数FFT概述xxx点复数FFT是一种计算量较大的信号处理算法，它将长度为xxx的复数序列进行快速傅里叶变换，得到相应的频谱信息。
在实际应用中，经常需要对音频信号、图像数据等进行频域分析，因此对于高性能的数字信号处理系统而言，实现xxx点复数FFT是至关重要的。
2. FPGA在信号处理中的优势FPGA具有并行处理能力强、资源可编程、低功耗等优势，能够很好地适用于信号处理算法的实现。
相对于传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit，专用集成电路）设计，FPGA具有更强的灵活性和可调性，能够适应不同的信号处理算法和应用场景。
在实现xxx点复数FFT这样的高性能算法时，选择FPGA作为硬件评台具有很大的优势。
3. 存储量分析在实现xxx点复数FFT时，需要存储xxx个复数的输入序列和输出序列，以及中间计算过程中的各级蝶形运算的结果。
复数的存储可以采用双端口RAM（Random Access Memory，随机存取存储器）进行存储，以实现并行计算和数据传输。
假设每个复数需要16位存储，包括8位实部和8位虚部，那么存储量大约需要xxx * 16 * 2 = 2MB。
另外，由于FFT算法中需要进行多级蝶形运算，每级蝶形运算需要存储的中间结果也会占用一定的存储资源。
因此在FPGA实现xxx点复数FFT时，需要充分考虑存储资源的分配和优化。
4. 计算量分析xxx点复数FFT的计算量主要体现在蝶形运算和旋转因子的计算上。
大点数FFT设计中提高资源利用率的方法
大点数FFT设计中提高资源利用率的方法李斌;田素雷;孙雪晶【摘要】应用系统对于高速大点数快速傅里叶变换(FFT)处理器的需求越来越大,但大点数FFT意味着资源、面积和功耗的大幅提高,因此如何减少资源和芯片面积成为了在FFT设计中需要考虑的重要问题之一.介绍了适合于大点数FFT设计的基16蝶形算法,并基于此算法针对如何在设计中提高运算单元和存储单元利用率的问题进行了探讨,提出了相应的解决方法.在FFT电路设计中进行了功能验证和资源比较,证实了方法的可行性.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2011(041)001【总页数】4页(P54-57)【关键词】快速傅里叶变换;大点数;资源利用率;重叠【作者】李斌;田素雷;孙雪晶【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北,石家庄,050081【正文语种】中文【中图分类】TN431.20 引言快速傅里叶变换作为时域和频域转换的基本运算,是频谱分析的必要前提,在数字通信、语音信号分析、图象处理、雷达、地震和生物医学工程等数字信号处理领域有着极为广泛的应用。
随着数字信号处理技术的飞速发展,应用系统对于高速大点数的FFT处理器需求越来越大,这就意味着芯片的资源、面积、功耗和成本都将大幅提高。
在目前FFT算法已经相当成熟的条件下,系统运算量难以减少,因此只能通过改善实现方式,即增加资源,提高并行度,提高工作频率,才能达到更高的变换速度。
该文介绍了2种用于提高大点数FFT设计中资源利用率的方法,通过提高运算单元和存储单元的利用率,能够有效地减少变换时间和资源面积。
以一个64 K点FFT处理器的设计为例,对2种方法进行了详细分析。
1 FFT算法FFT算法的基本思想:利用WNr函数(旋转因子)的周期性、对称性,将原有的N点序列分解成2个或者多个较短的序列,这些短序列的傅里叶变换(DFT)可以重新组合成原序列的DFT,并且总的运算次数比直接的DFT运算次数少的多,从而达到提高速度的目的。
基_2_FFT_算法的模块化硬件实现与比较_
图3 递归结构系统框图
来自上一级的连续数据流，所以在第一组数据开始输出
后，之后的结果数据就会不间断地输出。
流水结构中实现512点基 2 FFT 须重复调用9次三
个通用模块，完成9级运算。
数据顺序逐级流入，根据
级数计数信号来控制各模块的调整。
图2 流水结构系统框图
图4 旋转因子与数据排序对应表
图5 蝶形运算流水结构
同的。
每组中会用到本级所有的旋转因子。
根据 RAM 的取数规律，会按顺序取完每组中的第一个蝶形运算所需要的数据，他们所用到的旋转因子是同一个，运算完所有组的第一个蝶形，再取每组的下一
5 结果比较
[4]钱辉,史瑶,龚敏,高博.结合频谱移位的二维傅里叶变换FPGA实现[J].电子器件,2017,40(05):1092-[5]顾艳丽,周洪敏.基于FPGA的新型高速FFT算法研究与实现[J].电子器件,2008(4):1249-1251.
[6]王晓君,龙腾,周希元.二维级联流水结构大点数FFT运算器实现研究[J].无线电工程,2010,40(11):19-[7]于洪松.基于FPGA的实时图像频域处理[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所[8]唐英杰,钟凯.一种基于FPGA的高速FFT处理器实现[J].科技广场,2015(12):15-17.
[9]王英喆,杜蓉.基于FPGA流水线结构并行FFT的设计与实现[J].电子设计工程,2015,23(4):47-50.图6 流水结构仿真输出结果
资源类型占用量ALMs needs
6042表1 流水结构资源占用量
图7 递归结构仿真输出结果。
应用FFT对信号进行频谱分析报告
实验二应用FFT 对信号进行频谱分析一、 实验目的1 、加深对离散信号的 DTFT 和 DFT 的及其相互关系的理解。
2、 在理论学习的基础上，通过本次实验，加深对快速傅里叶变换的理解，熟悉FFT 算法极其程序的编写。
3、 熟悉应用FFT 对典型信号进行频谱分析的方法。
4、 了解应用FFT 进行信号频谱分析过程中可能出现的问题，以便在实际中正确应用 FFT 。
二、 实验原理和方法一个连续信号X a (t)的频谱可以用它的傅里叶变换表示-box ；(j0)= (X a (t)eSdt(2—1)如果对该信号进行理想采样，可以得到采样序列:x(n )=X a (nT)( 2—2)^0X(z) x( n)z 』n =.：:当Z =e jw 得时候，我们就得到了序列的傅里叶变换X(e jw ) = '「x( n)e 」wn( 2—4)n 二•：:其中w 称为数字频率，它和模拟频域的关系为W ='」T = 1 1 f s( 2 — 5)式中的f s 是采样频率，上式说明数字频率是模拟频率对采样频率 f s 的归一化。
同模拟域的情况相似，数字频率代表了序列值变化的速率，而序列的傅里叶变换称为序列的频谱。
序列的傅里叶变换和对应的采样信号频谱具有下式的对应关系：即序列的频谱是采样信号频谱的周期延拓。
从式(2— 6 )可以看出，只要分析采样序列的频谱，就可以得到相应的连续信号的频谱。
注意：这里的信号必须是带限信号，采样也 必须满足Nyquist 定理。
在各种信号序列中 ，有限长序列在数字信号处理中占有很重要的地位。
无限长的序列也往往可以用有限长序列来逼近。
对于有限长的序列我们可以使用离散傅里叶变换( DFT ，这一变换可以很好的放映序列的频域特性， 并且容易利用快速算法在计算机上实现当序列的长度是N 时，我们定义离散傅里叶变化为：N 」kn同样可以对该序列进行Z 变换，其中 T 为采样周期(2 — 3)X (e jw )十「Xa(jT _oo w -2 二mT (2 — 6)X(k)二DFT[x(n)]八W N(2—7)其中，w Nk n =e N，它的反变换定义为：N JI knx(n) =IDFT [X(k)] X(k)W N (2—8)N y根据式(2—3)和(2—7 )令Z二W N“，则有N AX(z)z±^=W x(n)W NJ^ DFT [x(n)] (2—9)一n2J~[可以得到X(k)=X(z) 征，W N*是Z平面单位圆上幅角为w = — k的点，就是见z£宀 V N单位圆进行N等分以后第K个点。
基于复调制的ZFFT算法在轨道电路信号检测中的应用
基于复调制的ZFFT算法在轨道电路信号检测中的应用李国庆;武晓春【摘要】随着铁路列车速度不断提高,轨道电路信号面临的干扰也越来越复杂,如何更加准确的检测出轨道电路信号参数成为了越来越重要的课题;由于轨道电路移频信号采用频率参数传递控制信息,因此通过提高信号频谱分辨率的思路来提高信号的可靠性,结合基于复调制的细化快速傅立叶变换(zoom fast fourier transform,ZFFT)算法在信号频谱局部细化领域的优势,考虑轨道电路信号在频域范围内的分布特性,针对轨道电路信号(FSK信号)的可靠检测提出了基于复调制的ZFFT算法,该算法通过将信号频谱中感兴趣的局部频段进行精细化处理,来提高频谱的分辨率;并通过仿真进行验证,仿真结果表明此方法检测到的移频信号低频满足误差标准,提高了轨道电路信号检测的可靠度.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2016(024)001【总页数】4页(P262-265)【关键词】轨道电路信号;谱分析;复调制;精细化【作者】李国庆;武晓春【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院,兰州730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TN911.23当前我国铁路干线主要采用ZPW-2000无绝缘轨道电路[1]，传输的轨道电路信号是相位连续的移频键控信号，通过信号的频率参数来传递信息[2]，对ZPW-2000轨道电路信号频率参数的正确检测是保证行车安全行驶的重要保证。
随着车速的提高和行车密度的增加，依靠传统的方法去检测和维护轨道电路设备已无法及时发现故障隐患并立即修复，不能适应高密度列车运行的需要。
因此，需要有可靠性好、精度高的检测方法完成对铁路移频信号的检测。
欠采样技术在对信号检测中有着广泛的应用[3]，但本身存在一定的限制。
例如，在采样时，必须满足关系式T=NTs，其中T是信号周期、Ts是采样时间间隔、N 为周期的采样点数，而且采样时所截取的信号区段时间必须是信号周期的整数倍，否则其FFT结果会发生混乱，产生频谱泄漏。
星载高速数字电路电源芯片选型及电源完整性设计
星载高速数字电路电源芯片选型及电源完整性设计优化电源完整性及可靠性设计可以有效提高高速数字电路在高速、高负载及极端环境下工作的性能及可靠性。
通过对开关式点电源及LDO （低压差线型稳压器）两种供电方式在星载高速数字电路中的应用特点进行分析，总结出针对两种电源在电源完整性上的设计准则，量化相应测试指标，通过对开关类电源 LTM4644 及 LDO 型电源对信号完整性设计及电源芯片选型进行研究优化，为星载高速数字电路电源完整性设计及测试提供部分参考及依据。
星载数字电路的高速化设计对电源完整性设计提出更高的需求，恰当的电源芯片选择有利于信号完整性设计优化。
在星载高速数字电路中，随着信号传输速度的增加、芯片性能的增强，相应地对供电提出以下要求：更低的电压、更大的电流、需平滑更大的开关噪声、低功耗。
常用的电源芯片包括开关式点电源芯片和 LDO （低压差线型稳压器）型电源芯片。
开关式点电源芯片具有高效率、输出电流大的优点，但同时也具有响应速度相对较低、开关噪声大等劣势。
LDO 型电源芯片本身特性导致其输入输出电压压差越大、输出电流越大，功耗越高，但其又具有响应速度快，纹波小等优点。
因此在星载高速数字电路设计中对电源响应要求极高的位置，如：DDR（双倍数率动态随机存储器）的 VTT （终端电压）供电，或工作电流极小（一般压差小于 3V 电流小于 1A ）等位置一般优选采用 LDO 型电源芯片；其他供电需求中开关式点电源芯片更为适用。
本文将对分别对开关式点电源芯片（以 LTM4644为例）及 LDO 型电源芯片在宇航产品中设计中的电源完整性设计进行分析。
1 开关式点电源芯片1.1 功能与特性在电源芯片选型过程中，考虑到宇航用电子类产品需要适应空间环境的高辐射、真空环境散热差、需长时间工作及无法维修的特点。
宇航用开关式点电源应具备以下功能及特性。
a ）具有输出过压保护、输出过流保护、短路保护等功能，并且在进入保护模式后重新上电后可恢复正常工作。
数字后端版图设计
数字后端设计流程-9 布线
第二步 布线通道分配
在global route 时已经将信号线分配到每个GRC，而track assignment旳 功能就是将这些信号线在分配到每个track上，决定每条线要走旳途径。 Track assignment是以整个芯片为处理单位来作规划，尽量绕出又长又 直且via数目至少旳绕线。
Formal Verification (ECO Netlist vs
CT Inserted Netlist)
Post-layout STA
Power check
Timing OK? Yes
Tape Out
DC MODELSIM MBISTARCHITECT FORMALITY
PT
Astro AstroRail FORMALITY
数字后端设计流程-5 布局
一般来说cell面积旳拥有率控制在70%左右， 布线旳时候不会引起拥塞。
数字后端设计流程-5 时钟树和复位树综合
时钟树综合旳目旳： 低skew 低clock latency
数字后端设计流程-5 时钟树和复位树综合
芯片中旳时钟网络要驱动电路中全部旳时序单元，所以 时钟源端门单元带载诸多，其负载延时很大而且不平衡， 需要插入缓冲器减小负载和平衡延时。时钟网络及其上 旳缓冲器构成了时钟树。一般要反复几次才能够做出一 种比较理想旳时钟树。
布线工具会自动进行布线拥塞消除、优化时序、减 小耦合效应、消除串扰、降低功耗、确保信号完整性等 问题。
基于FFT的双向电能计量算法研究
基于FFT的双向电能计量算法研究闫鑫【摘要】随着智能电网的发展,分布式发电逐渐出现并且接入电网,各次谐波的影响越来越大,传统的计量算法已经不能满足现阶段对电能计量的要求,很难完成单向用户的高效和低成本的测量计算.文中提出了一种基于FFT复数运算的双向电能计量算法,通过FFT算法的基本原理,进行推导得出电能计算公式以及还原公式,并且说明了如何计算直流分量.最后通过Matlab进行还原公式的仿真验证,满足了预期要求.同时该计量算法效率高,能大大缩短电能计算的时间.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】3页(P18-19,33)【关键词】谐波;计量算法;双向电能;FFT;还原公式【作者】闫鑫【作者单位】青岛大学自动化与电气工程学院,山东青岛266071【正文语种】中文现代科技发展迅速，智能电力网络设备日新月异，电子供电设备带来谐波是必然的。
谐波使周围的电气环境发生改变，还深深影响了供电系统的安全性和稳定性。
它对信息传输线路、供电设备和用电户主都带来了不良影响，谐波还会扰乱电能计量，因此，消除或减弱谐波是一项艰巨的任务。
目前有很多种方法来计量电能，积分法和谐波分析法是采用的主要方法。
积分法主要是从电功率角度考虑，优点是计算方法简单、可实现性高，缺点是由于谐波的影响，无法准切计算用户电能。
最有效的方法就是用谐波分析法分析每次谐波分量上下浮动的电流、电压的信号，从而计算出每次谐波分量的有效功率。
近几年，谐波对电网的影响得到研究者们的广泛关注，越来越多的人对其进行深入研究，各种谐波推算方法琳琅满目，如：模拟滤波器法、基于瞬时无功功率检测法、快速傅里叶算法(FFT)、神经网络算法、小波变换算法(DWT)等算法。
文中研究的双向计量算法是以快速傅里叶算法作为基础，规避了传统的只能满足单向电能测量的弊端。
随着经济技术的发展，分布式发电日益发展，已经能根据自身情况与电网双向交流，使电能流向发生改变。
时序逻辑和组合逻辑 功耗
时序逻辑和组合逻辑功耗标题：时序逻辑与组合逻辑对功耗的影响引言：在现代电子设备中，功耗成为了一个重要的考虑因素。
时序逻辑和组合逻辑是电路设计中常用的两种设计风格，它们对功耗的影响有着一定的差异。
本文将从人类视角出发，探讨时序逻辑和组合逻辑对功耗的影响，并提供一些实际案例来说明这种影响。
时序逻辑的功耗影响：时序逻辑是一种将电路的行为建模为状态和状态转换的设计方法。
它的一个重要特点是在时钟信号的驱动下进行操作。
时序逻辑电路通常由触发器、计数器等组成，具有较高的可靠性和稳定性。
然而，由于时序逻辑需要频繁地根据时钟信号进行状态转换，因此其功耗相对较高。
以手机处理器为例，手机处理器中的时序逻辑电路通常用于控制指令的执行顺序和数据的传输。
在高性能的手机处理器中，时序逻辑电路的功耗占比较大。
为了降低功耗，设计师可以通过优化时序逻辑的设计，减少状态转换的次数，从而降低功耗。
组合逻辑的功耗影响：组合逻辑是一种将电路的行为建模为布尔逻辑表达式的设计方法。
它的一个重要特点是没有时钟信号的驱动，因此可以实现更高的工作频率。
组合逻辑电路通常由与门、或门等基本逻辑门组成，具有较低的功耗。
以数字电视机顶盒为例，数字电视机顶盒中的组合逻辑电路通常用于图像解码和信号处理。
在低功耗设计的机顶盒中，组合逻辑电路的功耗占比较大。
为了降低功耗，设计师可以通过优化组合逻辑的设计，减少逻辑门的数量和层次，从而降低功耗。
时序逻辑与组合逻辑的协同设计：在实际的电路设计中，时序逻辑和组合逻辑常常需要协同设计，以实现复杂的功能和性能要求。
在这种情况下，设计师需要综合考虑功耗和性能的权衡。
例如，在智能家居系统中，时序逻辑电路用于控制家电设备的状态转换，而组合逻辑电路用于处理传感器数据和用户指令。
在设计智能家居系统时，设计师需要合理地划分时序逻辑和组合逻辑的功能，以实现低功耗和高性能的平衡。
结论：时序逻辑和组合逻辑对功耗有着不同的影响。
时序逻辑的功耗相对较高，主要来自频繁的状态转换；而组合逻辑的功耗相对较低，主要来自逻辑门的开关。