小型核磁共振波譜儀控制臺核心板高速PCB設計.pdf

1、核磁共振波譜儀是利用不同元素原子核性質的差異分析物質的磁學式分析儀器，廣泛用于化合物的結構測定、定量分析和醫(yī)學研究等方面。商用的核磁共振波譜儀雖然功能強大，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用。隨著芯片的高度集成化和功能多樣化，儀器設備也朝著小型化發(fā)展，無論是商用還是教學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基金“基于電化學——核磁共振聯(lián)用系統(tǒng)的研制及其應用”為課題背景，以核

2、磁共振波譜儀的小型化為目標，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)的硬件電路進行設計。
　　核心板FPGA系統(tǒng)以FPGA芯片為核心，包含了時鐘模塊，DDR2內存模塊，配置芯片模塊，F(xiàn)LASH存儲模塊，復位模塊，以及串口、網(wǎng)絡接口和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的設計時，必須按照高速數(shù)字系統(tǒng)的設計方法來進行設計。本文首先對高速電路方面的理論進行了介紹，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容。在PCB的設計時，采用14層板設計，重點介紹了層疊結構設計，阻抗匹配，電源和地平面分割，布局布線等方面的設計。設計時，利用IBIS模型，采用HyperLynx軟件仿真的方法對反射和串擾等信號完整性問題進行分析，由仿真結果來分析指導PCB布局布線設計。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)射模塊的設計。文章最后介紹對硬件的調試。<