pcb電源供電系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-01 22:46本頁(yè)面
【正文】 遵循以下一些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1. 降低電源和地板層之間的間距； 2. 增大平板的尺寸； 3. 提高填充介質(zhì)的介電常數(shù)； 4. 采用多對(duì)電源和地板層。到了幾百兆的頻率范圍后，幾個(gè)諧振峰的出現(xiàn)顯示了平板的諧振特性，這時(shí)平板就不再是純感性的了。從圖上可以看出，在板上沒有電源整流模塊時(shí)，在幾十兆的頻率范圍內(nèi)，平板的阻抗特性(紅線)和電容(藍(lán)線)一樣。板上的電源整流模塊用一個(gè)3nH的電感來代替。為了比較，圖中還畫了一個(gè)純電容和一個(gè)純電感的阻抗特性。在交流分析中，PCB的電源地阻抗諧振是個(gè)特有的現(xiàn)象。 圖4：三種設(shè)置情況下 PowerSI計(jì)算得到的PCB輸入阻抗曲線。當(dāng)噪聲信號(hào)傳播到平板的邊緣時(shí)，一部分高頻能量會(huì)輻射出去，但更大一部分能量會(huì)反射回去。更確切地說，一對(duì)平板構(gòu)成了一個(gè)平板傳輸線系統(tǒng)。在頻率較低，信號(hào)波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平板尺寸時(shí)，電源板層與地板的確構(gòu)成了一個(gè)電容。圖2展示了IR壓降分析可以準(zhǔn)確地指出一高性能PCB上電源供電系統(tǒng)中關(guān)鍵電壓電流的分布。 布線工程師、系統(tǒng)工程師、信號(hào)完整性工程師和電源設(shè)計(jì)工程師還可以將IR壓降分析結(jié)合在約束管理器(constraint manager)中，作為對(duì)PCB上每一個(gè)電源和地網(wǎng)表進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則核查的最終檢驗(yàn)工具(DRC)。因此一個(gè)好的直流IR壓降仿真模擬是估計(jì)電源供電系統(tǒng)允許壓降范圍的關(guān)鍵。SwissChess結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很多高阻性的微小金屬區(qū)域。 圖3：包括和不包括電源整流模塊的平板對(duì)輸入阻抗。而在下面幾種情況下，PCB上的IR壓降(在幾十到幾百毫伏的范圍內(nèi))對(duì)高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)同樣會(huì)有較大的影響。以下幾節(jié)將忽略信號(hào)系統(tǒng)，而單純注重電源供電系統(tǒng)的分析。注意到電源和地通常用來作為信號(hào)回路和參考平面，因此電源供電系統(tǒng)與信號(hào)分布系統(tǒng)之間有著很緊密的關(guān)系。當(dāng)然，這就需要Z在很寬的頻帶上都要保持很小。在直流情況下，由于Z變成了純電阻，低阻就對(duì)應(yīng)了低的電源供電IR壓降。Z是在器件處觀測(cè)到的整個(gè)電源供電系統(tǒng)電源與地之間的輸入阻抗。然而，開關(guān)電流和那些電源供電系統(tǒng)中寄生的高頻效應(yīng)總是會(huì)引入電壓噪聲。邦定線、C4凸點(diǎn)、焊球則把芯片、封裝和PCB連接在了一起。在封裝結(jié)構(gòu)的上表面，通常留有去耦電容的安裝位置。 對(duì)于一些高性能的芯片，無論內(nèi)核或是IO的電源供電都集成了很多去耦單元。 高速電路系統(tǒng)中的電源供電系統(tǒng)通?？梢苑殖尚酒?、集成電路封裝結(jié)構(gòu)和PCB三個(gè)物理子系統(tǒng)。隨著一定數(shù)量的去耦電容被放置在板上，電路板本身特有的諧振可以被抑制掉，從而減少噪聲的產(chǎn)生，還可以降低電路板邊緣輻射以緩解電磁兼容問題。 電源地之
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