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目录

1. 第一篇数字电路论文范文参考：高速数字电路电源分配网络设计与噪声抑制分析
2. 第二篇数字电路论文样文：数字电路老化失效预测与防护技术研究
3. 第三篇数字电路论文范文模板：数字电路进化设计算法研究
4. 第四篇数字电路论文范例：高速数字电路的信号传输及其噪声抑制
5. 第五篇数字电路论文范文格式：数字电路软错误防护方法研究

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第一篇数字电路论文范文参考：高速数字电路电源分配网络设计与噪声抑制分析

随着电路系统向着高速度、低电压、低功耗的趋势发展,数字、模拟以及射频等模块集成到一个电路模块中以获得更小的体积和更高的性能.系统能力的提高引发了更大的开关电流,对电源分配网络的供电能力提出了更高的要求并且引发了更严重的供电噪声波动.电源分配网络是高速数字电路系统设计的基础,直接影响了信号完整性、电源完整性以及电磁完整性的性能,因此电源分配网络的设计与分析一直都是研究的重点.电源分配网络为数字电路提供电荷的同时也为噪声提供了优异的传播路径,因此电源分配网络既要保证供电性能又要抑制噪声的影响,使得电源分配网络的设计日益复杂.本论文在前人研究成果的基础上,系统地分析了电源分配网络的构成及元件功能,重点研究了与电源分配网络紧密联系的噪声建模、抑制以及特性分析,研究取得了一定的成果.本论文的主要研究成果归纳如下：

1.具体说明了电源分配网络的组成和功能,深入讨论了电源分配网络的设计方法和性能影响因素.详细阐述了电源完整性、信号完整性和电磁完整性的紧密相关性和内部影响机制,发展了电源完整性、信号完整性和电磁完整性协同设计的思想.以此为基础,深入研究了电源/地噪声对抖动噪声的影响,研究表明电源/地噪声引发的抖动噪声具有很强的频率相关性.

2.针对高速传输线中串扰耦合噪声的问题,提出了一种基于传输矩阵的非理想传输线的建模方法,该建模方法能够准确获得串扰耦合噪声波形.以此为基础,对非理想传输线的串扰耦合特性进行了深入的研究,并提出了相应的设计规则以降低非理想因素对高速信号的影响,提高传输线的性能.

3.利用差分传输线等效耦合电路详细分析了差分信号的奇模和偶模特性.重点研究了传输线边缘场耦合引发的阻抗不连续和传输时延变化对差分传输线的影响.通过实验分析提出了一种能够有效抑制共模噪声和阻抗不连续以提高信号传输质量的布线规则.

4.通过有理函数将时域阻抗函数和开关电流的瞬态特性引入到同时开关噪声的计算和抑制分析中,提出了一种用于同时开关噪声建模的方法以及一种用于同时开关噪声快速估算的方法.基于时域阻抗函数和开关电流周期特性,分析了同时开关噪声的周期特性及抑制方法.该方法克服了传统电源分配网络频域设计方法没有考虑瞬态特性的缺陷.

5.详细探讨了同时开关噪声抑制的各种方法.同时开关噪声的抑制是电源完整性分析与设计的重要内容.本文提出了两种用于电源分配网络中同时开关噪声抑制的结构.一种将螺旋结构桥引入到电源/地岛结构中以连接分割的平面,在提高同时开关噪声抑制能力的同时,很好地保证了信号完整性性能.另一种在垂直级联EBG结构中应用高相对介电常数介质,不仅拓宽了同时开关噪声抑制带隙,而且提高了电磁带隙结构低频噪声抑制的能力.

6.深入研究了电磁带隙结构的信号完整性性能.电磁带隙结构的高阻平面破坏了完整的电源/地平面,影响了信号质量.重点研究了电磁带隙结构对单根传输线传输性能的影响以及多根耦合传输线的串扰耦合噪声特性.提出了一些提高信号传输质量的设计方案,为电磁带隙结构在信号完整性方面的应用提供了有益的指导.

第二篇数字电路论文样文：数字电路老化失效预测与防护技术研究

工艺尺寸的急剧缩小,使得数字电路的性能得到了大幅度的提高.但是与此同时,也给数字电路的可靠性问题带了更多新的挑战.纳米工艺条件下,老化是影响数字电路可靠性的主要问题之一.老化会导致晶体管阈值电压升高,逻辑门单元翻转速度减慢,电路时延增大,导致时序违例的发生,最终引发电路失效.已有统计表明,老化会在10年内使数字电路的工作速度最多降低20%.

本论文针对数字电路老化失效预测与防护技术进行研究,分别在电路老化关键路径选择、老化失效在线预测、老化过程度量和老化失效防护问题上提出了相应的解决方法.具体内容和主要创新点如下：

(1)基于信号翻转概率的数字电路老化关键路径分析.数字电路中不同路径的老化过程并不相同,只有某些关键路径在老化效应的影响下才会发生时序违例,并最终引起电路失效.传统的老化关键路径选择方法无法有效的缩小关键路径集合规模.本文针对数字电路老化关键选择问题进行研究,提出了基于信号翻转概率的数字电路老化关键路径选择方法.本方法综合考虑电路逻辑门的信号翻转概率,计算电路中工作负载占空比的变化过程；并根据变化的工作负载占空比来计算电路的老化时延,进行老化关键路径的选择.实验数据表明,本文的方法能有准确的反应出电路中数据通路的时延变化过程,有效的缩小了关键路径集合的规模.

(2)基于双沿采样的数字电路老化失效在线预测.老化效应在电路层的特征表现为路径时延的增加.通过对数字电路信号的在线测试和分析,能够有效预测电路是否即将因老化而引起错误的发生.优化的在线预测电路设计是数字电路老化预测的关键问题.本文针对数字电路在线预测进行研究,提出了基于双沿采样的数字电路老化失效在线预测方法.本方法在老化故障模型分析的基础上,针对电路层老化特征,采用双沿触发器作为aging sensor的数据采样和存储单元,使用电路组合逻辑的输出信号作为检测电路的时序控制信号,利用触发器的建立时间产生预测窗口,通过分析aging sensor的采样结果来预测电路的老化情况.仿真实验表明,本文的在线预测方法在保持准确预测电路的老化失效功能的前提下,对工艺偏差影响具有很好的容忍性；同时,本方法还具有低功耗、低面积开销和低性能影响的优点,有效的解决了数字电路老化在线预测电路的综合优化设计问题.

(3)基于自振荡回路的数字电路老化度量.数字电路的实际老化程度是进行电路失效防护方法的依据,准确的评估电路老化过程是电路老化失效防护的关键.传统的评估方法不能准确的反映出电路的实际老化程度.本文针对数字老化评估问题,提出了基于自振荡回路的数字电路老化度量方法.本方法选择电路中的老化敏感特征通路作为待测路径；保持待测路径上具有奇数次“逻辑非”操作,利用待测路径自身结构形成自振荡回路；通过复用内建自测试机制实现老化测试向量的生成和自振荡回路的激发；采用老化特征计数器捕获量化老化特征值,度量老化程度.实验数据表明,本方法的老化度量准确度均达到90%以上,并具有很好的工艺偏差容忍能力.

(4)基于时-空冗余的数字电路老化失效防护.数字电路老化容忍技术的最终目的是为了防止老化引起电路失效的发生.现有的电路老化失效防护方法会永久性的改变电路原有结构和性能.本文针对数字电路的老化失效防护技术进行研究,提出了基于时-空冗余的数字电路老化失效防护机制.本失效防护机制采用冗余的空间单元检测电路中是否出现由老化所导致的错误,采用冗余的时序信号对电路的错误信号进行纠错处理,从而使电路具有了容老化的自检测和自纠错功能；同时,本防护机制在每次进行纠错处理后,统一调整电路的时钟相位,保证电路时钟的一致性.实验数据表明,本防护机制在时钟相位差分别为时钟周期的5%、10%、20%、25%时,可以分别提高2%、23%、116%、232%的电路平均故障间隔时间.

第三篇数字电路论文范文模板：数字电路进化设计算法研究

演化硬件(EHW)是生物学、电子学及计算机科学等多学科交叉融合的结晶,寻求在不依赖先验知识及人工干预的条件下通过进化获得满足预定要求的电路和系统结构,并使其具有类似生物的自适应、自组织与自修复特性.电路进化设计(EDC)是EHW研究领域的重要分支,它基于可编程器件进行实现,通过进化搜索获得新颖和优化的电路结构,能够完成复杂电路的自动设计.EDC不仅能协助设计者发现和总结普遍性设计规则,更能赋予电路容错性能,并且是实现自适应与容错系统不可缺少的必要前提,对于推进EHW的研究与实现具有重要的理论意义与应用价值.

本文围绕数字电路进化设计算法展开相关方面的研究,主要工作包括：

1.常规门级电路进化设计

为了避免适应度评价阶段染色体中所包含潜在解丢失的问题,研究了一种基于适应度评价扩展的笛卡尔遗传规划(CGP)算法,通过分析传统CGP中电路输出位随机选择机制对于候选电路适应度的影响,采用全局搜索最优输出节点的方式决定电路输出位,完成了适应度评价的扩展,确保进化过程中每一代的最优解均能被发现；为了提高遗传算法性能,给出了一种基于适应度评价扩展自适应遗传算法的门级电路进化设计方法,将遗传参数自适应策略与适应度评价扩展方法相结合,提高了进化设计方法成功概率及进化过程中种群个体的质量,并减少了进化代数；为了改善多输出电路中随着进化复杂度的增加进化设计方法面临的扩展性问题,提出了一种基于扩展多染色体笛卡尔遗传规划的多输出门级电路进化设计算法,以降低进化复杂度为目标,采用基于输出分解的多染色体并行进化形式,并引入一种类似交叉功能的染色体操作方法,结合适应度评价扩展给出了与多染色体方法对应的(1+γ)扩展多染色体进化策略实现进化过程,较传统方法具有更少的计算工作量,且有效性受进化复杂度的影响较小,改善了进化设计方法的扩展性能.

2.多态电路进化设计

研究了一种基于动态评价方法的多态电路进化设计算法,针对多态电路进化时多种模式下电路功能同时评价的特点,采用适应度评价扩展分别实现不同模式下最优输出位的选择,通过比较选择的方式确定对应于所有模式下适应度最高的电路结构,完成了对候选多态电路的动态评价过程,具有进化代数少、成功概率高及资源消耗低的优点,提高了传统CGP的有效性,对于多态电路适应度评价给出了一种新的尝试；最后,通过对实验结果的分析,初步发现了进化生成电路中多态门较常规门位置相对靠近电路输出端的现象.

3.用于容错系统的多态自检电路进化设计

针对进化过程中适应度较差的电路结构中实际蕴藏着较优的部分解的现象,研究了一种基于输出匹配的多态自检电路进化设计算法,给出了输出匹配度的概念,并在分析了进化过程中电路输出的特点后,通过输出匹配保护部分最优解并增加种群多样性,在此基础上分析了变异概率及匹配适应度值设置对所提算法性能的影响,在保证电路原有自检性能的同时减少了进化代数；针对进化设计方法扩展性问题,结合输出匹配方法提出了一种基于输入分解输出匹配的多态自检电路进化设计算法,分析了输入输出个数的增加对进化代数的影响,以减少适应度评价阶段输入输出组合个数为目标,将电路输入分解作为主要手段,通过真值表分解与重写实现分解过程,降低了进化复杂度,改善了进化设计方法扩展性能,并且所设计自检加法器在100%故障覆盖率前提下,单个测试向量具有更高的故障检测概率；针对适应度评价阶段固定选择输出位可能丢失潜在解的问题,研究了基于动态评价方法的多态自检电路进化设计算法,在保证自检性能的前提下,不仅减少了算法进化代数,而且能够获得更加精简的电路结构.

第四篇数字电路论文范例：高速数字电路的信号传输及其噪声抑制

随着电子系统数据率的不断攀升和集成电路技术的快速发展,高速系统的分析与设计越来越引起人们的重视,研究高速数字电路的信号传输和噪声抑制可有效提高应用设计的效率和质量.高速电路所表现出的各种信号完整性问题直接影响和决定了信号的传输质量和电路的整体性能,信号完整性已成为当今高速数字设计的瓶颈,并和电源完整性、电磁完整性和时序完整性紧密关联、相互影响.除了利用各种经验法则和已有的信令传输技术提高数据传输速率和信号质量之外,电源噪声抑制已成为高速电路设计中的一个重点内容.利用电磁带隙结构特有的电磁特性,通过科学合理的设计,可以充分发挥电磁带隙结构的效能,为提高高速电路的整体信号完整性和电源完整性提供条件.同时,高速连接器作为信号传输的一个常见的重要载体,良好的传输方式也可以为板级互连的高速传输提供条件.本论文根据高速电路的基本理论,围绕国家自然科学基金项目“高速SIP/PCB系统中的SSN噪声和ISI干扰分析(60672027)”和“高速高密度互连封装的电源完整性与可靠性分析(60871072)”的研究内容和目标,在前人的研究成果的基础上,较系统地分析了高速数字电路的实际应用中所表现的几种常见信号完整性问题及改进方法,研究了电容耦合连接器的均衡方法以提高信号传输速率,重点对电磁带隙结构在同步开关噪声的宽带抑制方面进行了研究,得到了一些重要结论,同时提出了一种高性能的新的电磁带隙结构.全文共六章,所做的主要工作可以归纳为以下四个部分:第一部分研究LVDS的信号传输中的信号完整性.根据LVDS的基本原理和应用,结合实际LVDS收发芯片对几种不同端接、差分线对长度和间距情况下的高速有损传输进行了仿真和分析,通过对比参数改变时由于失配产生反射从而引起的过冲和时序的变化,探讨了它们在实际高速数字系统应用中的信号完整性方面的密切关系.第二部分研究高速PCB中的串扰.结合具体芯片,对高速PCB中的微带线在多种不同情况下进行了有损传输的串扰仿真和分析,通过有、无端接时改变线间距、线长和线宽等参数的仿真波形中近端串扰和远端串扰波形的变化和对比,研究了高速PCB设计中串扰的产生和有效抑制方法,相关结论对在高速PCB中合理利用微带线进行信号传输提供了一定的依据.第三部分研究电容耦合连接器的均衡.以高速连接器中的电容耦合连接器为研究对象,分析了影响接收端脉冲幅度和时延的原因,探讨了接收端串联耦合电容均衡的不足,提出了一种使用ALTERA驱动端均衡方法来实现在增加接收端脉冲幅度的同时减少脉冲时延的方案.同时改进了均衡比例的选取方法,给出了精确的计算公式以得到合适的均衡比例,能有效地消除接收端脉冲的符号间干扰.仿真结果验证了ALTERA均衡方案能明显增加接收端脉冲幅度并消除符号间干扰,提高了信号的有效传输速率.第四部分研究电磁带隙结构的同步开关噪声抑制.为了有效抑制高速数字电路中的同步开关噪声,从频域和时域两方面对一种正六边形贴片的电磁带隙结构进行了特性分析和研究.利用等效电路理论和专业仿真工具分析和研究了贴片边长、贴片间距和过孔半径对该结构的带隙和传输特性的各自不同的影响,得到并验证了准确估算不同贴片边长带隙的上、下限频率和带宽的数学表达式.同时,提出了一种新的深度超宽带同步开关噪声抑制的S形桥接电磁带隙结构,相对于已有的电磁带隙结构,下截止频率大幅降低,带隙宽度大幅增加,并且抑制深度越深,优势越明显,总体性能得到了极大提升.研究内容为提高高速数字电路的应用设计性能提供了有用的依据,能有效提高设计效率.

第五篇数字电路论文范文格式：数字电路软错误防护方法研究

数字电路的软错误防护方法是超大规模集成电路(VLSI)研究的重要组成部分.随着工艺尺寸不断改进,急速下降的工作电压使得节点的关键电荷也相应减小,以及日益严重的工艺偏差,均导致软错误率不断升高.特别是在宇航环境下,高能粒子辐射引起的软错误已经成为影响芯片可靠性的首要因素.本文针对数字电路的软错误防护方法进行研究,全文主要内容及创新之处如下:

(1)提出一种防护软错误的DIL-SET时序单元,在晶体管级研究软错误防护技术.DIL-SET在单元内部构建双模冗余的微结构,在输出端使用C单元,可以有效提高内部节点的关键电荷,增强DIL-SET的抗SEU能力.DIL-SET具有很好的功能扩展特性,可以结合时差技术对SET进行防护.文中的实验数据显示,和TMR-Latch单元相比,DIL-SET在延迟开销、面积开销、软错误防护性能等设计指标上达到了很好的折中.

(2)提出了针对门级网表进行部分加固的软错误防护技术,将门级网表中的时序单元替换为DIL-SET单元.首先,使用异步随机复位的方式对电路注入软错误.其次,精确计算每个标准单元的软错误易感程度.最后,选择合适的替换策略对门级电路进行单元替换.本文讨论了面积优先的替换策略和速度优先的替换策略,并给出了相关的实验数据.

(3)提出了容软错误的BIST结构:FT-CBILBO.FT-CBILBO对扫描链结构进行功能复用,构建双模冗余的软错误防护结构,有效针对SEU进行软错误阻塞,避免软错误沿数据通路传播到下一级逻辑.由于对MISR进行了功能复用,有效降低了硬件开销.本文对FT-CBILBO进行了功能扩展,相继提出了SET-CBILBO、XOR-CBILBO、TMR-CBILBO结构.

(4)提出了两种不同的自恢复有限状态机结构:CG-F*和De-F*.CG-F*结构在寄存器传输级设置硬件检查点,利用检错码检查瞬态故障的发生,利用硬件检查点中的信息来执行回卷操作,由于引入了门控时钟的新技术,相对于传统的容错结构,CG-F*结构在面积开销上有较大的改进,并且具有良好的实时内建自恢复性能.De-F*结构将原始状态机拆分成两个子状态机,彼此相互进行状态备份.通过状态机拆分,De-F*结构可以有效降低子状态机的逻辑复杂度,缩减关键路径的延迟,提高电路的性能.

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数字电路引用文献:

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