改进遗传算法在高速电路电源和信号完整性分析中的应用
发布时间：2022-02-17 18:19
随着集成电路技术和系统级封装技术的飞速发展,高速数字电路的运行速率不断加快,集成度不断提高,数据通信吞吐量不断增大,由此产生的信号完整性（Signal Integrity,SI）、电源完整性（Power Integrity,PI）和电磁兼容（Electromagnetic Compatibility,EMC）等问题也变得日益严重。如何在高速混合电路系统中有效抑制噪声传播的同时,还可以保证系统的SI和PI性能,成为目前亟待解决的问题。另外,由于电路设计和优化的不连续性和不可微分性,当代电路系统的复杂度让设计人员在设计及优化电路结构时耗费大量的时间和精力。研究智能优化设计方法与电磁学优化问题结合以协助电路设计变得更加有意义。本文中重点研究和分析如何利用改进遗传算法自动优化设计电磁带隙（Electromagnet Band Gap,EBG）结构和补偿结构来解决高速混合电路系统中的噪声抑制问题。主要的研究工作和创新点归纳如下:（1）对基本遗传算法（Genetic Algorithm,GA）进行改进,以改善遗传算法的收敛性能和精度。本文将精英个体保护机制、汉明距离初始化和非重复性交叉等三种改进方...
【文章来源】：安徽大学安徽省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PDN的组成部件
安徽大学硕士学位论文7gm由通道电流和栅源极电压决定。通道电流和栅源极电压都是芯片电源的函数，其值受SSN影响。那么SSN噪声就会影响到模拟电路的工作点，对模拟电路提出了更严格的要求。(4)增大振荡器、时钟信号的抖动。因此，我们要在设计电路之初就尽可能地抑制SSN，才能使电路系统正常工作。本文中，我们使用改进遗传算法自动优化设计了两款电磁带隙结构，该结构可以较好地抑制电源分配网络中的同步开关噪声。2.3差分传输线的基本理论2.3.1差分传输线的定义差分传输线是指一对处于紧耦合状态的传输线，一根信号线携带信号，另一根携带它的互补信号。如图2.2所示，信号发送端同时向两根传输线发送信号，其中一根传输信号V+，另外一根传输和V+信号幅度一样，但是极性相反的信号V-。当信号到达接收端时，以Vdiff作为接受的信号值，Vdiff和V+，V-之间有如下关系：+=diffVVV（2.2）图2.2差分传输线2.3.2差分传输线的基本特性单端数据总线在2Gbps以下的情况时工作良好。但是随着传输速率的提高，由于其易受干扰，数字系统中不断增加的噪声会对单端信号的传输产生恶劣影响。这时使用差分传输线传输数字信号可以有效抵御噪声干扰，确保系统正常工作。差分传输线与单端传输线比较有如下几点优势：(1)差分信号不易产生噪声，对其他噪声具有高度免疫性。(2)差分传输线外侧任一点的磁场强度会因为对称而相互抵消，这样就可以改善EMI，对外界信号的干扰会比单端信号小的多。(3)差分信号中的每个信号都有自己的返回路径.因此在通过连接器（connector）或
安徽大学硕士学位论文9图2.3遗传算法的流程图1、种群初始化在算法开始运行时，第一步要做的就是初始化种群。基本遗传算法使用随机初始化方法进行种群初始化，当采用二进制编码时，遗传算法使用长度固定的二进制字符串表示种群中的个体，各个位上的基因由‘0’和‘1’构成。N个二进制串放在一组中称为一个种群。根据待优化的参数值的取值范围、精度及预设染色体长度，将十进制数编码为二进制数。设某一参数的取值范围为[U1,U2]，其保留n位小数，那么该参数对应的染色体长度k满足以下公式：1212()1021knkUU<×≤（2.3）染色体长度为k，那么编码时的对应关系为：
本文编号：3629889
【文章来源】：安徽大学安徽省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PDN的组成部件
安徽大学硕士学位论文7gm由通道电流和栅源极电压决定。通道电流和栅源极电压都是芯片电源的函数，其值受SSN影响。那么SSN噪声就会影响到模拟电路的工作点，对模拟电路提出了更严格的要求。(4)增大振荡器、时钟信号的抖动。因此，我们要在设计电路之初就尽可能地抑制SSN，才能使电路系统正常工作。本文中，我们使用改进遗传算法自动优化设计了两款电磁带隙结构，该结构可以较好地抑制电源分配网络中的同步开关噪声。2.3差分传输线的基本理论2.3.1差分传输线的定义差分传输线是指一对处于紧耦合状态的传输线，一根信号线携带信号，另一根携带它的互补信号。如图2.2所示，信号发送端同时向两根传输线发送信号，其中一根传输信号V+，另外一根传输和V+信号幅度一样，但是极性相反的信号V-。当信号到达接收端时，以Vdiff作为接受的信号值，Vdiff和V+，V-之间有如下关系：+=diffVVV（2.2）图2.2差分传输线2.3.2差分传输线的基本特性单端数据总线在2Gbps以下的情况时工作良好。但是随着传输速率的提高，由于其易受干扰，数字系统中不断增加的噪声会对单端信号的传输产生恶劣影响。这时使用差分传输线传输数字信号可以有效抵御噪声干扰，确保系统正常工作。差分传输线与单端传输线比较有如下几点优势：(1)差分信号不易产生噪声，对其他噪声具有高度免疫性。(2)差分传输线外侧任一点的磁场强度会因为对称而相互抵消，这样就可以改善EMI，对外界信号的干扰会比单端信号小的多。(3)差分信号中的每个信号都有自己的返回路径.因此在通过连接器（connector）或
安徽大学硕士学位论文9图2.3遗传算法的流程图1、种群初始化在算法开始运行时，第一步要做的就是初始化种群。基本遗传算法使用随机初始化方法进行种群初始化，当采用二进制编码时，遗传算法使用长度固定的二进制字符串表示种群中的个体，各个位上的基因由‘0’和‘1’构成。N个二进制串放在一组中称为一个种群。根据待优化的参数值的取值范围、精度及预设染色体长度，将十进制数编码为二进制数。设某一参数的取值范围为[U1,U2]，其保留n位小数，那么该参数对应的染色体长度k满足以下公式：1212()1021knkUU<×≤（2.3）染色体长度为k，那么编码时的对应关系为：
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