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高速PCB中电源完整性的设计

发布时间:2020-07-21 18:44:41 阅读: 来源:杏仁厂家

中心议题:

本文引用地址: 电源噪声的起因及分析

* 去耦电容的应用

* 电源回路的设计

解决方案:

* 电源的分层设计来考虑

* 电容与芯片尽可能靠近芯片器件 * 利用电源层和地层作为回路,减少了返回环路面积

一、引言

随着PCB设计复杂度的逐步提高,对于信号完整性的分析除了反射,串扰以及EMI之外,稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。尤其当开关器件数目不断增加,核心电压不断减小的时候,电源的波动往往会给系统带来致命的影响,于是人们提出了新的名词:电源完整性,简称PI(powerintegrity)。当今国际市场上,IC设计比较发达,但电源完整性设计还是一个薄弱的环节。因此本文提出了PCB板中电源完整性问题的产生,分析了影响电源完整性的因素并提出了解决PCB板中电源完整性问题的优化方法与经验设计,具有较强的理论分析与实际工程应用价值。

二、电源噪声的起因及分析

对于电源噪声的起因我们通过一个与非门电路图进行分析。图1中的电路图为一个三输入与非门的结构图,因为与非门属于数字器件,它是通过“1”和“0”电平的切换来工作的。随着IC技术的不断提高,数字器件的切换速度也越来越快,这就引进了更多的高频分量,同时回路中的电感在高频下就很容易引起电源波动。如在图1中,当与非门输入全为高电平时,电路中的三极管导通,电路瞬间短路,电源向电容充电,同时流入地线。此时由于电源线和地线上存在寄生电感,我们由公式V=LdI/dt可知,这将在电源线和地线上产生电压波动,如图2中所示的电平上升沿所引入的ΔI噪声。当与非门输入为低电平时,此时电容放电,将在地线上产生较大的ΔI噪声;而电源此时只有电路的瞬间短路所引起的电流突变,由于不存在向电容充电而使电流突变相对于上升沿来说要小。从对与非门的电路进行分析我们知道,造成电源不稳定的根源主要在于两个方面:一是器件高速开关状态下,瞬态的交变电流过大;

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