本發(fā)明屬于電路系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于溫度實驗的阻抗自動補(bǔ)償模塊。

背景技術(shù)：

目前在電子器件的溫度實驗中，溫箱內(nèi)部的溫度變化會導(dǎo)致測試系統(tǒng)的阻抗隨之發(fā)生變化，從而影響信號通路上的信號質(zhì)量，在信號速率較高的情況下會給測試系統(tǒng)帶來信號串?dāng)_、反射和過沖等一系列信號完整性問題，嚴(yán)重的時候會導(dǎo)致電路出現(xiàn)誤翻轉(zhuǎn)的情況，對于器件的測試產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

通常解決信號完整性的問題的方法是在信號通路上添加匹配電阻，使得信號通路阻抗與特征阻抗相匹配。傳統(tǒng)的方式是在電路設(shè)計的時候?qū)π盘柕馁|(zhì)量進(jìn)行預(yù)估，根據(jù)預(yù)估的信號質(zhì)量選擇相應(yīng)的匹配電阻進(jìn)行電路設(shè)計。但是這種方式在溫度實驗的條件下存在著致命的缺陷，即由于溫度是實時變化的，也就導(dǎo)致整板阻抗會產(chǎn)生實時變化，而傳統(tǒng)的預(yù)估方式只能解決在某一溫度下的阻抗匹配問題，而不能解決溫度變化導(dǎo)致的阻抗變化帶來的實時阻抗匹配的問題。因此，采用傳統(tǒng)預(yù)估的方法往往達(dá)不到最優(yōu)化的信號完整性的效果。需要利用一種靈活的、動態(tài)的阻抗匹配調(diào)整方法來對系統(tǒng)中的高速信號在不同溫度環(huán)境下的阻抗進(jìn)行動態(tài)的匹配，確保信號質(zhì)量的最優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種靈活的用于溫度變化自適應(yīng)動態(tài)阻抗匹配模塊，以解決電路系統(tǒng)中阻抗隨溫度變化的阻抗匹配問題。利用該方法可以實現(xiàn)電路系統(tǒng)中阻抗隨溫度變化的自適應(yīng)動態(tài)調(diào)整，能夠有效的提高系統(tǒng)的信號完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(二)技術(shù)方案

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種用于溫度實驗的阻抗自動補(bǔ)償模塊，所述阻抗自動補(bǔ)償模塊包括：溫度采集電路、可編程邏輯器件、采樣反饋電路和電阻陣列，在系統(tǒng)設(shè)計時將該模塊加入到系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài)溫度采集和阻抗匹配功能；

其中，所述溫度采集電路用于對外部環(huán)境溫度進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，將數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給可編程邏輯芯片；

所述采樣反饋電路用于通過信號采樣通道實時采集外部信號質(zhì)量信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，將處理后的數(shù)字化外部信號質(zhì)量信息發(fā)送給可編程邏輯芯片；

所述可編程邏輯芯片連接了n路阻抗陣列模塊，根據(jù)溫度阻抗算法結(jié)合數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)以及外部信號質(zhì)量信息，確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)償以及補(bǔ)償量的數(shù)值，對應(yīng)補(bǔ)償量選擇出相應(yīng)的電阻阻值，將阻抗匹配的命令通過通路發(fā)送給各個阻抗陣列模塊；

每一個阻抗陣列模塊接收阻抗匹配的命令，對其中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，選擇相應(yīng)的電阻接入電路進(jìn)行阻抗匹配，完成電路補(bǔ)償，同時設(shè)置為可以接入到外部信號通路中；在完成阻抗匹配后，還通過采樣反饋電路對信號質(zhì)量進(jìn)行實時檢測，測試其在完成阻抗匹配后的信號質(zhì)量是否達(dá)到要求，并將獲得的外部信號質(zhì)量信息反饋給可編程邏輯芯片，可編程邏輯芯片根據(jù)外部信號質(zhì)量信息和當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)來決定是否對當(dāng)前信號通路的阻抗進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整匹配。

其中，所述n路阻抗陣列模塊的路數(shù)n由要測試的信號通道數(shù)確定。

其中，所述溫度采集電路用于實時采集環(huán)境溫度，并將環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)字化，然后傳送給可編程邏輯芯片；所述溫度采集電路通過采用溫度傳感器配合相應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)。

其中，所述可編程邏輯芯片用于實現(xiàn)動態(tài)阻抗匹配算法，根據(jù)從溫度采集電路和采樣反饋電路得到的數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)以及外部信號質(zhì)量信息采用該動態(tài)阻抗匹配算法來調(diào)整電阻陣列，實現(xiàn)阻抗匹配功能；

所述動態(tài)阻抗匹配算法的核心思想是將溫度信息與信號采樣信息綜合考慮進(jìn)行阻抗補(bǔ)償；

在溫度信息方面，通過溫度采集電路采集到的溫度數(shù)據(jù)T來計算板上阻抗變化值R₀＝ε(T-T₀)，T₀為常溫，ε為補(bǔ)償系數(shù)，其由所采用的電阻的自身溫度特性所決定；

在信號采樣反饋方面，通過選擇合理的采樣點(diǎn)數(shù)目m得到該電路的信號質(zhì)量信息a₁,a₂……a_m，計算這些數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)X的標(biāo)準(zhǔn)差s：

并將s與預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值α相比較，如果s≤α，則該電路不需要進(jìn)行補(bǔ)償；如果s＞α，則該電路需要補(bǔ)償，并根據(jù)二者的差值β＝(s-α)與預(yù)設(shè)補(bǔ)償階數(shù)γ的比值確定信號質(zhì)量補(bǔ)償數(shù)據(jù)S_m；

在得到阻抗溫度變化值R₀和信號質(zhì)量補(bǔ)償數(shù)據(jù)S_m，根據(jù)二者計算出阻抗匹配的數(shù)據(jù)R，即補(bǔ)償量，其中R＝λR₀+θS_m，其中λ為溫補(bǔ)系數(shù)，θ為信號質(zhì)量補(bǔ)償系數(shù)；

在得到補(bǔ)償量R后，根據(jù)R的值選擇合適的補(bǔ)償碼代表相應(yīng)的電阻阻值發(fā)送給阻抗陣列模塊。

其中，所述采樣反饋電路用于對于外部信號通路上的信號質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)測與比較；該采樣反饋電路對信號質(zhì)量進(jìn)行采樣并將采樣結(jié)果數(shù)字化反饋給可編程邏輯芯片；在對多路信號進(jìn)行采樣時，該采樣反饋電路每一個采樣通道對應(yīng)一路信號。

其中，所述阻抗陣列模塊用于實現(xiàn)阻抗匹配功能，所述電阻陣列模塊中每一路信號對應(yīng)著多個不同阻值的電阻，通過可編程邏輯控制的多路開關(guān)來選擇將某一個特定阻值的電路接入信號通路中，進(jìn)行阻抗匹配。

其中，每一個阻抗陣列模塊由一個譯碼器、多個電阻元件和一個多路開關(guān)組成，譯碼器的輸入端與可編程邏輯芯片相連，接收可編程邏輯芯片發(fā)來的補(bǔ)償碼，譯碼器的每一個輸出端都接入一個不同阻值的電阻；電阻的另一端接入多路開關(guān)中實現(xiàn)阻值的選擇；斷路開關(guān)輸出端接入信號通路，將選好的電阻接入信號中；

阻抗陣列模塊接收到可編程邏輯芯片發(fā)送過來的補(bǔ)償碼，通過內(nèi)置的譯碼器進(jìn)行譯碼，選擇將相應(yīng)通道的電阻接入電路實現(xiàn)動態(tài)阻抗匹配。

(三)有益效果

本發(fā)明具體是為了解決電路系統(tǒng)在不同溫度環(huán)境下信號阻抗會產(chǎn)生變化從而影響信號質(zhì)量的問題。該方案通過外部環(huán)境溫度信息的采集，根據(jù)溫度與阻抗變化的關(guān)系選擇合適的匹配電阻接入電路并根據(jù)電路中的信號質(zhì)量信息進(jìn)行阻抗的實時動態(tài)微調(diào)，達(dá)到系統(tǒng)在環(huán)境溫度變化時能夠保證一個穩(wěn)定的系統(tǒng)阻抗，保證電路具有良好的信號完整性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：

1、可以根據(jù)環(huán)境溫度變化實時的動態(tài)進(jìn)行阻抗匹配，使得電路的信號質(zhì)量能夠不受溫度變化影響，能夠有效地解決電路在惡劣環(huán)境下的信號完整性問題。

2、可以在不改動系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的情況下根據(jù)外部環(huán)境溫度和系統(tǒng)實際的信號質(zhì)量進(jìn)行實時動態(tài)阻抗匹配和調(diào)整，采用專門的算法將二者結(jié)合起來，使得阻抗匹配的調(diào)整更加精確。根本上解決了由于信號完整性問題引起的電路重新改版的問題，能夠有效地節(jié)省了成本；

3、該電路可以封裝成為一個標(biāo)準(zhǔn)通用模塊，在設(shè)計時加入電路之中而不用進(jìn)行重新設(shè)計，具有很好的可重用性；

4、該模塊采用了可編程邏輯芯片作為算法的實現(xiàn)載體，能夠根據(jù)使用者的需求加載不同的算法，使用十分靈活方便；

5、該模塊完全由硬件實現(xiàn)，不需要處理器即可實現(xiàn)阻抗的動態(tài)調(diào)整和匹配，在一定程度上節(jié)省了時間和成本。

附圖說明

圖1為本方案中模塊整體架構(gòu)原理圖。

圖2為本方案中電阻陣列內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本方案的動態(tài)調(diào)整流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于溫度實驗的阻抗自動補(bǔ)償模塊，該阻抗自動補(bǔ)償模塊用于解決電路系統(tǒng)在溫度實驗中隨著溫度變化產(chǎn)生的阻抗變化從而導(dǎo)致的電路的信號完整性問題。

如圖1所示，所述阻抗自動補(bǔ)償模塊包括：溫度采集電路、可編程邏輯器件、采樣反饋電路和電阻陣列，在系統(tǒng)設(shè)計時將該模塊加入到系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài)溫度采集和阻抗匹配功能；

其中，所述溫度采集電路用于對外部環(huán)境溫度進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換，將數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給可編程邏輯芯片；

所述采樣反饋電路用于通過信號采樣通道實時采集外部信號質(zhì)量信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，將處理后的數(shù)字化外部信號質(zhì)量信息發(fā)送給可編程邏輯芯片；

所述可編程邏輯芯片連接了n路阻抗陣列模塊，根據(jù)溫度阻抗算法結(jié)合數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)以及外部信號質(zhì)量信息，確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)償以及補(bǔ)償量的數(shù)值，對應(yīng)補(bǔ)償量選擇出相應(yīng)的電阻阻值，將阻抗匹配的命令通過通路發(fā)送給各個阻抗陣列模塊；

每一個阻抗陣列模塊接收阻抗匹配的命令，對其中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，選擇相應(yīng)的電阻接入電路進(jìn)行阻抗匹配，完成電路補(bǔ)償，同時設(shè)置為可以接入到外部信號通路中；在完成阻抗匹配后，還通過采樣反饋電路對信號質(zhì)量進(jìn)行實時檢測，測試其在完成阻抗匹配后的信號質(zhì)量是否達(dá)到要求，并將獲得的外部信號質(zhì)量信息反饋給可編程邏輯芯片，可編程邏輯芯片根據(jù)外部信號質(zhì)量信息和當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)來決定是否對當(dāng)前信號通路的阻抗進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整匹配。

其中，所述n路阻抗陣列模塊的路數(shù)n由要測試的信號通道數(shù)確定。

其中，所述溫度采集電路用于實時采集環(huán)境溫度，并將環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)字化，然后傳送給可編程邏輯芯片；所述溫度采集電路通過采用溫度傳感器配合相應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)。

其中，所述可編程邏輯芯片用于實現(xiàn)動態(tài)阻抗匹配算法，根據(jù)從溫度采集電路和采樣反饋電路得到的數(shù)字化的溫度數(shù)據(jù)以及外部信號質(zhì)量信息采用該動態(tài)阻抗匹配算法來調(diào)整電阻陣列，實現(xiàn)阻抗匹配功能；采用該芯片的好處是：第一、可以靈活的進(jìn)行算法的配置，采用新的算法時不用重新進(jìn)行模塊的電路設(shè)計，之需要將新的算法加載到芯片中即可。第二、使得該模塊完全由硬件實現(xiàn)，不需要處理器即可實現(xiàn)阻抗的動態(tài)調(diào)整和匹配。

所述動態(tài)阻抗匹配算法的核心思想是將溫度信息與信號采樣信息綜合考慮進(jìn)行阻抗補(bǔ)償；

在溫度信息方面，通過溫度采集電路采集到的溫度數(shù)據(jù)T來計算板上阻抗變化值R₀＝ε(T-T₀)，T₀為常溫(25℃)，ε為補(bǔ)償系數(shù)，其由所采用的電阻的自身溫度特性所決定；

在信號采樣反饋方面，通過選擇合理的采樣點(diǎn)數(shù)目m得到該電路的信號質(zhì)量信息a₁,a₂……a_m，計算這些數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)X的標(biāo)準(zhǔn)差s：

并將s與預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值α相比較，如果s≤α，則該電路不需要進(jìn)行補(bǔ)償；如果s＞α，則該電路需要補(bǔ)償，并根據(jù)二者的差值β＝(s-α)與預(yù)設(shè)補(bǔ)償階數(shù)γ的比值確定信號質(zhì)量補(bǔ)償數(shù)據(jù)S_m；

在得到阻抗溫度變化值R₀和信號質(zhì)量補(bǔ)償數(shù)據(jù)S_m，根據(jù)二者計算出阻抗匹配的數(shù)據(jù)R，即補(bǔ)償量，其中R＝λR₀+θS_m，其中λ為溫補(bǔ)系數(shù)，θ為信號質(zhì)量補(bǔ)償系數(shù)；

在得到補(bǔ)償量R后，根據(jù)R的值選擇合適的補(bǔ)償碼代表相應(yīng)的電阻阻值發(fā)送給阻抗陣列模塊。

其中，所述采樣反饋電路用于對于外部信號通路上的信號質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)測與比較；該采樣反饋電路對信號質(zhì)量進(jìn)行采樣并將采樣結(jié)果數(shù)字化反饋給可編程邏輯芯片；在對多路信號進(jìn)行采樣時，該采樣反饋電路每一個采樣通道對應(yīng)一路信號。

其中，所述阻抗陣列模塊用于實現(xiàn)阻抗匹配功能，所述電阻陣列模塊中每一路信號對應(yīng)著多個不同阻值的電阻，通過可編程邏輯控制的多路開關(guān)來選擇將某一個特定阻值的電路接入信號通路中，進(jìn)行阻抗匹配。這樣做的好處是電阻陣列中包括了常用的多種阻抗匹配的阻值，可以根據(jù)電路中的信號質(zhì)量的好壞進(jìn)行動態(tài)切換，實現(xiàn)電路阻抗的最優(yōu)化。

其中，每一個阻抗陣列模塊由一個譯碼器、多個電阻元件和一個多路開關(guān)組成，譯碼器的輸入端與可編程邏輯芯片相連，接收可編程邏輯芯片發(fā)來的補(bǔ)償碼，譯碼器的每一個輸出端都接入一個不同阻值的電阻；電阻的另一端接入多路開關(guān)中實現(xiàn)阻值的選擇；斷路開關(guān)輸出端接入信號通路，將選好的電阻接入信號中；

阻抗陣列模塊接收到可編程邏輯芯片發(fā)送過來的補(bǔ)償碼，通過內(nèi)置的譯碼器進(jìn)行譯碼，選擇將相應(yīng)通道的電阻接入電路實現(xiàn)動態(tài)阻抗匹配。

下面結(jié)合具體實施例來詳細(xì)描述本發(fā)明

實施例1

本實施例中，用于溫度試驗的阻抗自動補(bǔ)償方法的核心思想是通過溫度采集電路實時對環(huán)境溫度進(jìn)行采集并且通過采樣反饋電路實時檢測電路中的信號質(zhì)量，將二者的數(shù)據(jù)通過動態(tài)匹配算法確定電路是否需要補(bǔ)償和補(bǔ)償量并選擇合適阻值的電阻接入電路。

該方案借助一套動態(tài)阻抗匹配模塊實現(xiàn)電路阻抗實時動態(tài)匹配。該模塊整體架構(gòu)如圖1所示，模塊主要由采樣溫度采集電路、反饋電路、可編程邏輯芯片和電阻陣列模塊四大部分組成。其中溫度采集電路負(fù)責(zé)采樣環(huán)境溫度數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給可編程邏輯芯片；采樣反饋電路的功能是實時采樣電路上的信號，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送給可編程邏輯芯片；可編程邏輯芯片將接收到的溫度數(shù)據(jù)和信號質(zhì)量數(shù)據(jù)通過動態(tài)阻抗匹配算法進(jìn)行運(yùn)算，確定是否需要進(jìn)行補(bǔ)償以及補(bǔ)償量的數(shù)值，產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)并發(fā)送給電阻陣列模塊；電阻陣列模塊接收補(bǔ)償數(shù)據(jù)并進(jìn)行譯碼，選擇相應(yīng)的電阻接入電路，完成電路補(bǔ)償。

動態(tài)阻抗匹配算法的核心思想是將溫度信息與信號采樣信息綜合考慮進(jìn)行阻抗補(bǔ)償。在溫度信息方面，通過溫度采集電路采集到的溫度信息T計算板上阻抗變化值R₀＝ε(T-T₀)，T₀為常溫(25℃)，ε為補(bǔ)償系數(shù)，其由所采用的電阻的自身溫度特性所決定。

在信號采樣反饋方面，通過選擇合理的采樣點(diǎn)數(shù)目n得到該電路的信號質(zhì)量信息a₁,a₂……a_n，通過計算這些數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)x的標(biāo)準(zhǔn)差s，

并將s與預(yù)設(shè)信號質(zhì)量閾值α相比較，如果s≤α，則該電路不需要進(jìn)行補(bǔ)償；如果s＞α，則該電路需要補(bǔ)償，并根據(jù)二者的差值β＝(s-α)與預(yù)設(shè)補(bǔ)償階數(shù)γ的比值確定信號質(zhì)量補(bǔ)償數(shù)據(jù)S_n。

在得到阻抗溫度變化值R₀和信號質(zhì)量補(bǔ)償數(shù)據(jù)S_n，根據(jù)二者計算出阻抗匹配的數(shù)據(jù)R，其中R＝λR₀+θS_n，其中λ為溫補(bǔ)系數(shù)，θ為信號質(zhì)量補(bǔ)償系數(shù)。

在得到補(bǔ)償值R后，根據(jù)R的值選擇合適的補(bǔ)償碼發(fā)送給電阻陣列模塊。

電阻陣列模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，每一個電阻陣列模塊由一個譯碼器、多個電阻元件和一個多路開關(guān)組成，譯碼器的輸入端與可編程邏輯芯片相連，接收可編程邏輯芯片發(fā)來的補(bǔ)償碼，譯碼器的每一個輸出端都接入一個不同阻值的電阻；電阻的另一端接入多路開關(guān)中實現(xiàn)阻值的選擇；斷路開關(guān)輸出端接入信號通路，將選好的電阻接入信號中。

電阻陣列模塊接收到可編程邏輯芯片發(fā)送過來的補(bǔ)償碼，通過內(nèi)置的譯碼器進(jìn)行譯碼，選擇將相應(yīng)通道的電阻接入電路實現(xiàn)動態(tài)阻抗匹配。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。