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有關考慮PCB設計中電源信號完整性的問題

发布时间:2019-12-31 10:09人氣:
有關考慮PCB設計中電源信號完整性的問題,电路问题,在电路设计中,一般凯时登录网站KB88很关心信号的质量问题是否好,但有时凯时登录网站KB88往往局限在信号线上进行研究,而把电源和地当成理想的情况来处理,虽然这样做能使问题简化,但在高速设计中,这种简化已经是行不通的了。尽管电路设计比较直接的结果是从信号完整性上表现出来的,但凯时登录网站KB88绝不能因此忽略了电源完整性设计。因为电源完整性直接影响最终PCB板的信号完整性。电源完整性和信号完整性二者是密切关联的,而且很多情况下,影响信号畸变的主要原因是电源系统。例如,地反弹噪声太大、去耦电容的设计不合适、回路影响很严重、多电源/地平面的分割不好、地层设计不合理、电流不均匀等等。以下分为三要点,来详细解说:
 
一:去耦電容:
凯时登录网站KB88都知道在電源和地之間加一些電容可以降低系統的噪聲,但是到底在電路板上加多少電容?每個電容的容值多大合適?每個電容放在什麽位置更好?類似這些問題凯时登录网站KB88一般都沒有去認真考慮過,只是憑設計者的經驗來進行,有時甚至認爲電容越少越好。在高速設計中,凯时登录网站KB88必須考慮電容的寄生參數,定量的計算出去耦電容的個數以及每個電容的容值和放置的具體的位置,確保系統的阻抗在控制範圍之內,一個基本的原則是需要的去耦電容,一個都不能少,多余的電容,一個也不要。
二:地反彈:
當高速器件的邊緣速率低于0.5ns時,來自大容量數據總線的數據交換速率特別快,當它在電源層中産生足以影響信號的強波紋時,就會産生電源不穩定問題。當通過地回路的電流變化時,由于回路電感會産生一個電壓,當上升沿縮短時,電流變化率增大,地反彈電壓增加。此時,地平面(地線)已經不是理想的零電平,而電源也不是理想的直流電位。當同時開關的門電路增加時,地反彈變得更加嚴重。對于128位的總線,可能有50_100個I/O線在相同的時鍾沿切換。這時,反饋到同時切換的I/O驅動器的電源和地回路的電感必須盡可能的低,否則,連到相同的地上的靜止將出現一個電壓毛刷。地反彈隨處可見,如芯片、封裝、連接器或電路板上都有可能會出現地反彈,從而導致電源完整性問題。
凯时登录网站KB88再從技術的發展角度來看,器件的上升沿將只會減少,總線的寬度將只會增加。保持地反彈在可接受的唯一方法是減少電源和地分布電感。對于,芯片,意味著,移到一個陣列晶片,盡可能多地放置電源和地,且到封裝的連線盡可能短,以減少電感。對于,封裝,意味著移動層封裝,使電源的地平面的間距更近,如在BGA封裝中用的。對于連接器,意味著使用更多的地引腳或重新設計連接器使其具有內部的電源和地平面,如基于連接器的帶狀軟線。對于電路板,意味著使相鄰的電源和地平面盡可能地近。由于電感和長度成正比,所以盡可能使電源和地的連線短將降低地噪聲。
三:電源分配系統:
电源完整性设计是一件十分复杂的事情,但是如何近年控制电源系统(电源和地平面)之间阻抗是设计的关键。理论上讲,电源系统间的阻抗越低越好,阻抗越低,噪声幅度越小,电压损耗越小。实际设计中凯时登录网站KB88可以通过规定最大的电压和电源变化范围来确定凯时登录网站KB88希望达到的目标阻抗,然后,通过调整电路中的相关因素使电源系统各部分的阻抗(与频率有关)目标阻抗去逼近。以上内容由深圳凯时登录网站KB88凯时登录网站KB88生产厂家分享至此!      
 
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