小型核磁共振波譜儀控制臺核心板高速PCB設(shè)計.pdf

1、核磁共振波譜儀是利用不同元素原子核性質(zhì)的差異分析物質(zhì)的磁學(xué)式分析儀器，廣泛用于化合物的結(jié)構(gòu)測定、定量分析和醫(yī)學(xué)研究等方面。商用的核磁共振波譜儀雖然功能強(qiáng)大，但體積過大，價格過高限制了其在要求輕便靈活的場合中的應(yīng)用。隨著芯片的高度集成化和功能多樣化，儀器設(shè)備也朝著小型化發(fā)展，無論是商用還是教學(xué)科研等場合對小型化核磁共振譜儀的需求也將越來越大。
　　本文以國家自然科學(xué)基金“基于電化學(xué)——核磁共振聯(lián)用系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用”為課題背景，以核

2、磁共振波譜儀的小型化為目標(biāo)，提出一種小型化NMR波譜儀的方案，并著重對控制臺核心板FPGA系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行設(shè)計。
　　核心板FPGA系統(tǒng)以FPGA芯片為核心，包含了時鐘模塊，DDR2內(nèi)存模塊，配置芯片模塊，F(xiàn)LASH存儲模塊，復(fù)位模塊，以及串口、網(wǎng)絡(luò)接口和JTAG接口等外圍接口模塊。
　　由于該核心板涉及較多高速信號，所以在PCB的設(shè)計時，必須按照高速數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法來進(jìn)行設(shè)計。本文首先對高速電路方面的理論進(jìn)行了介紹，包

3、括傳輸線理論、高速電路中信號完整性、電源完整性、電磁兼容性的危害以及解決措施等內(nèi)容。在PCB的設(shè)計時，采用14層板設(shè)計，重點介紹了層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計，阻抗匹配，電源和地平面分割，布局布線等方面的設(shè)計。設(shè)計時，利用IBIS模型，采用HyperLynx軟件仿真的方法對反射和串?dāng)_等信號完整性問題進(jìn)行分析，由仿真結(jié)果來分析指導(dǎo)PCB布局布線設(shè)計。除此之外，本文還介紹了FPGA的開發(fā)工具，硬件描述語言以及脈沖發(fā)射模塊的設(shè)計。文章最后介紹對硬件的調(diào)試。<