CN111695319A - 一种实时补偿连接器串联回路电感的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实时补偿连接器串联回路电感的方法和设备，该方法包括以下步骤：收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值；基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列；循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较；响应于标准差大于标准差阈值，调节补偿电容阵列中连接到回路中的电容值。通过使用本发明的方案，能够避免在对连接器处的感性突变进行补偿时，需要通过后期测试调整补偿电容大小的复杂工作流程，以及改善随着电路板工作环境变化时，补偿效果不佳的情况，提高补偿的环境适应性和补偿的准确性。
Description
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种实时补偿连接器串联回路电感的方法和设备。
背景技术
随着时钟频率的不断提高，信号的上升边不断变短，其完整性问题也日益突出，在产品设计周期中尽早确定和消除信号完整性问题，是产品研发成功的关键一步。目前突出的信号完整性问题包括信号的反射，损耗以及串扰等，其中反射主要是由信号在传输过程中遇到的阻抗突变带来的，如果不对突变加以控制，带来的噪声可能超过噪声容限，导致误码和误触发等问题。根据突变类型的不同，突变可以分为纯阻性、容性和感性突变，感性突变主要会引起信号延迟以及上冲噪声。
连接到传输线上的任何串联连接都会带来一定的串联回路电感，导致感性突变，特别是连接器处的感性突变是非常大的，为了避免这一大的感性突变带来过高上冲噪声，通常会采取补偿措施，即在感性突变两侧各加一个小电容，将感性突变转化为一节传输线，电容的容值取决于感性突变的大小以及传输线的特性阻抗。
为了获取准确的补偿电容值，需要先进行仿真预测电容值范围，再通过后期电路测试调整优化，整个过程步骤麻烦，不能一步到位，增加了工程师的工作量。实际工作过程，电路板的工作温度、湿度都是变化的，不同环境下传输线的特性阻抗，以及连接器带来的感性突变都是不同的，这种情况下使用固定的电容值进行补偿是非常不准确的，此方法环境适应性差，补偿效果不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种实时补偿连接器串联回路电感的方法和设备，通过使用本发明的方法，能够避免在对连接器处的感性突变进行补偿时，需要通过后期测试调整补偿电容大小的复杂工作流程，以及改善随着电路板工作环境变化时，补偿效果不佳的情况，提高补偿的环境适应性和补偿的准确性。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种实时补偿连接器串联回路电感的方法，包括以下步骤：
收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值；
基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列；
循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较；
响应于标准差大于标准差阈值，调节补偿电容阵列中连接到回路中的电容值。
根据本发明的一个实施例，收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值包括：
通过连接器的供应商收集连接器的模型；
将模型的参数输入仿真软件获取连接器的阻抗特性，基于阻抗突变数据和信号上升边预估连接器带来的感性突变值L；
结合连接器处的传输线特性阻抗Z，计算电容阵列中心值A。
根据本发明的一个实施例，收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值包括：
使用公式
计算电容阵列中心值A。
根据本发明的一个实施例，基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列包括：
将两个电容值为A/2的电容以及n个电容值为A/(2n)的电容并联；
在每个并联电容的支路中分别设置开关，通过逻辑电路实时控制开关的导通和关闭。
根据本发明的一个实施例，循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较包括：
以适当的采样频率获取每个周期内的信号数据a1、a2……am，其中m≥10；
使用公式
计算信号数据与理想信号数据a的标准差s。
本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种实时补偿连接器串联回路电感的设备，设备包括：
前仿真模块，前仿真模块配置为收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值；
电路系统模块，电路系统模块配置为基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列；
检测反馈模块，检测反馈模块配置为循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较；
调节模块，调节模块配置为响应于标准差大于标准差阈值，调节补偿电容阵列中连接到回路中的电容值。
根据本发明的一个实施例，前仿真模块还配置为：
通过连接器的供应商收集连接器的模型；
将模型的参数输入仿真软件获取连接器的阻抗特性，基于阻抗突变数据和信号上升边预估连接器带来的感性突变值L；
结合连接器处的传输线特性阻抗Z，计算电容阵列中心值A。
根据本发明的一个实施例，前仿真模块还配置为：
使用公式
计算电容阵列中心值A。
根据本发明的一个实施例，电路系统模块还配置为：
将两个电容值为A/2的电容以及n个电容值为A/(2n)的电容并联；
在每个并联电容的支路中分别设置开关，通过逻辑电路实时控制开关的导通和关闭。
根据本发明的一个实施例，检测反馈模块还配置为：
以适当的采样频率获取每个周期内的信号数据a1、a2……am，其中m≥10；
使用公式
计算信号数据与理想信号数据a的标准差s。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的实时补偿连接器串联回路电感的方法，通过收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值；基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列；循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较；响应于标准差大于标准差阈值，调节补偿电容阵列中连接到回路中的电容值的技术方案，能够避免在对连接器处的感性突变进行补偿时，需要通过后期测试调整补偿电容大小的复杂工作流程，以及改善随着电路板工作环境变化时，补偿效果不佳的情况，提高补偿的环境适应性和补偿的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的实时补偿连接器串联回路电感的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的实时补偿连接器串联回路电感的设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种实时补偿连接器串联回路电感的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值，一般可以通过连接器的供应商获取连接器的相关参数，并将使用相关参数进行仿真从而得到电容阵列中心值；
S2基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列，该补偿电容阵列是由多个电容并联构成，并联电容的电容值根据电容阵列中心值设置；
S3循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较；
S4响应于标准差大于标准差阈值，调节补偿电容阵列中连接到回路中的电容值，通过可编程逻辑阵列调节电容阵列中电子开关的导通，实现以一定步进上下调整电容阵列的输出电容大小，直到采集到的信号满足标准差小于标准差阈值。
通过本发明的技术方案，不需要电路测试阶段对补偿电容进行调整就可以实现连接器串联回路电感的精确补偿，简化了工作步骤，节省了人力与时间，能够避免在对连接器处的感性突变进行补偿时，需要通过后期测试调整补偿电容大小的复杂工作流程，以及改善随着电路板工作环境变化时，补偿效果不佳的情况，提高补偿的环境适应性和补偿的准确性。
在本发明的一个优选实施例中，收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值包括：
通过连接器的供应商收集连接器的模型；
将模型的参数输入ADS仿真软件获取连接器的阻抗特性，基于阻抗突变数据和信号上升边预估连接器带来的感性突变值L；
结合连接器处的传输线特性阻抗Z，计算电容阵列中心值A。
在本发明的一个优选实施例中，收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值包括：
使用公式
计算电容阵列中心值A。
在本发明的一个优选实施例中，基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列包括：
将两个电容值为A/2的电容以及n个电容值为A/(2n)的电容并联；
在每个并联电容的支路中分别设置开关，通过逻辑电路实时控制开关的导通和关闭，实现不同电容值电容的并联组合。n的取值可根据补偿精度要求进行选择，精度要求越高，n的取值越大。
在本发明的一个优选实施例中，循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较包括：
对实际电路的输出波形进行采样，以适当的采样频率获取每个周期内的信号数据a1、a2……am，其中m≥10；
使用公式
计算信号数据与理想信号数据a的标准差s。
将s与理想标准差阈值S进行比较，如果s＜S，说明当前的补偿电容选值合适，不需要调节；如果s＞S，需要通过可编程逻辑阵列调节电容阵列中电子开关的导通，改变电容阵列输出电容的大小。如果s与S的差值较大，考虑以一个较大的步进改变输出电容大小，如果差值较小，则可选择一个较小的步进。在不确定补偿电容偏大或者偏小的情况下，可先增加电容值，如果s与S差值减小，说明此步进方向是正确的，否则减小电容值。由此，通过检测，改变补偿电容值，再检测，再改变补偿电容值的方法，直到采集到的信号满足s＜S。
通过本发明的技术方案，能够避免在对连接器处的感性突变进行补偿时，需要通过后期测试调整补偿电容大小的复杂工作流程，以及改善随着电路板工作环境变化时，补偿效果不佳的情况，提高补偿的环境适应性和补偿的准确性。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种实时补偿连接器串联回路电感的设备，如图2所示，设备200包括：
前仿真模块，前仿真模块配置为收集连接器的参数，并基于参数计算电容阵列中心值；
电路系统模块，电路系统模块配置为基于电容阵列中心值在回路中设置补偿电容阵列；
检测反馈模块，检测反馈模块配置为循环获取每个周期的采样信号数据，并计算采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将标准差与标准差阈值进行比较；
调节模块，调节模块配置为响应于标准差大于标准差阈值，调节补偿电容阵列中连接到回路中的电容值。
在本发明的一个优选实施例中，前仿真模块还配置为：
通过连接器的供应商收集连接器的模型；
将模型的参数输入仿真软件获取连接器的阻抗特性，基于阻抗突变数据和信号上升边预估连接器带来的感性突变值L；
结合连接器处的传输线特性阻抗Z，计算电容阵列中心值A。
在本发明的一个优选实施例中，前仿真模块还配置为：
使用公式
计算电容阵列中心值A。
在本发明的一个优选实施例中，电路系统模块还配置为：
将两个电容值为A/2的电容以及n个电容值为A/(2n)的电容并联；
在每个并联电容的支路中分别设置开关，通过逻辑电路实时控制开关的导通和关闭。
在本发明的一个优选实施例中，检测反馈模块还配置为：
以适当的采样频率获取每个周期内的信号数据a1、a2……am，其中m≥10；
使用公式
计算信号数据与理想信号数据a的标准差s。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
此外，上述方法步骤以及系统单元或模块也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元或模块功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。
Claims (10)
1.一种实时补偿连接器串联回路电感的方法，其特征在于，包括以下步骤：
收集所述连接器的参数，并基于所述参数计算电容阵列中心值；
基于所述电容阵列中心值在所述回路中设置补偿电容阵列；
循环获取每个周期的采样信号数据，并计算所述采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将所述标准差与标准差阈值进行比较；
响应于所述标准差大于所述标准差阈值，调节所述补偿电容阵列中连接到所述回路中的电容值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，收集所述连接器的参数，并基于所述参数计算电容阵列中心值包括：
通过所述连接器的供应商收集所述连接器的模型；
将所述模型的参数输入仿真软件获取所述连接器的阻抗特性，基于阻抗突变数据和信号上升边预估所述连接器带来的感性突变值L；
结合所述连接器处的传输线特性阻抗Z，计算所述电容阵列中心值A。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，收集所述连接器的参数，并基于所述参数计算电容阵列中心值包括：
使用公式
计算所述电容阵列中心值A。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述电容阵列中心值在所述回路中设置补偿电容阵列包括：
将两个电容值为A/2的电容以及n个电容值为A/(2n)的电容并联；
在每个并联电容的支路中分别设置开关，通过逻辑电路实时控制所述开关的导通和关闭。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，循环获取每个周期的采样信号数据，并计算所述采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将所述标准差与标准差阈值进行比较包括：
以适当的采样频率获取每个周期内的信号数据a1、a2……am，其中m≥10；
使用公式
计算所述信号数据与所述理想信号数据a的标准差s。
6.一种实时补偿连接器串联回路电感的设备，其特征在于，所述设备包括：
前仿真模块，所述前仿真模块配置为收集所述连接器的参数，并基于所述参数计算电容阵列中心值；
电路系统模块，所述电路系统模块配置为基于所述电容阵列中心值在所述回路中设置补偿电容阵列；
检测反馈模块，所述检测反馈模块配置为循环获取每个周期的采样信号数据，并计算所述采样信号数据与理想信号数据的标准差，并将所述标准差与标准差阈值进行比较；
调节模块，所述调节模块配置为响应于所述标准差大于所述标准差阈值，调节所述补偿电容阵列中连接到所述回路中的电容值。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述前仿真模块还配置为：
通过所述连接器的供应商收集所述连接器的模型；
将所述模型的参数输入仿真软件获取所述连接器的阻抗特性，基于阻抗突变数据和信号上升边预估所述连接器带来的感性突变值L；
结合所述连接器处的传输线特性阻抗Z，计算所述电容阵列中心值A。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述前仿真模块还配置为：
使用公式
计算所述电容阵列中心值A。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述电路系统模块还配置为：
将两个电容值为A/2的电容以及n个电容值为A/(2n)的电容并联；
在每个并联电容的支路中分别设置开关，通过逻辑电路实时控制所述开关的导通和关闭。
10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述检测反馈模块还配置为：
以适当的采样频率获取每个周期内的信号数据a1、a2……am，其中m≥10；
使用公式
计算所述信号数据与所述理想信号数据a的标准差s。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200922 |
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