Tecnología de microondas - Diseño óptimo de la integridad de la fuente de alimentación de PCB

1. En el interiortroducción

Con PCB Board Complejidad del diseño, Análisis de la integridad de la señal excepto la reflexión, Crosstalk, EMI, La fuente de alimentación estable y fiable se ha convertido en una de las principales direcciones de investigación de los diseñadores.. Especialmente cuando el número de dispositivos de conmutación aumenta y la tensión del núcleo disminuye, La fluctuación de la fuente de alimentación a menudo tiene un impacto fatal en el sistema, Por lo tanto, la gente propuso un nuevo término: la credibilidad del poder, PI (power integrity). En el mercado internacional actual, Diseño de circuitos integrados más desarrollado, Pero el diseño de la integridad de la fuente de alimentación sigue siendo un eslabón débil. Por consiguiente,, En este trabajo se presenta el problema de la integridad de la fuente de alimentación. PCB Board, Análisis de los factores que influyen en la integridad de la fuente de alimentación, El método de optimización y el diseño empírico se presentan para resolver el problema de la integridad de la fuente de alimentación. PCB Board, Tiene un fuerte valor de análisis teórico y aplicación práctica de ingeniería..

2. Causa y análisis del ruido de la fuente de alimentación

Análisis de la fuente de ruido de potencia a través del diagrama de circuito de puerta y no. El diagrama del circuito muestra la estructura de la puerta de tres entradas y no. Porque la puerta y no es un dispositivo digital, Funciona cambiando entre los niveles "1" y "0". Con el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, La velocidad de conmutación de los dispositivos digitales es cada vez más rápida, Que introduce más Alta frecuencia Componente, La Inductancia en el circuito puede causar la fluctuación de la fuente de alimentación de alta frecuencia. Como se muestra en la figura 1, Cuando todas las entradas de la puerta y no están en alta tensión, Triodo en circuito, Cortocircuito instantáneo, La fuente de alimentación carga el condensador y fluye al suelo. En este momento, Debido a la Inductancia parasitaria en el cable de alimentación y el cable de tierra, Sabemos por la fórmula v = LDI que:/Esto producirá fluctuaciones de tensión en las líneas de alimentación y tierra, Y el ruido insular inducido por el borde ascendente del nivel, como se muestra en la figura 2. Cuando la entrada de la puerta y no está en baja corriente, Descarga del condensador, Un gran ruido "I" se producirá en el cable de tierra. En este momento, La fuente de alimentación sólo tiene el cambio repentino de corriente causado por el cortocircuito instantáneo del circuito, Porque el condensador no tiene carga, La mutación actual es menor que el borde ascendente. Análisis del Circuito de puerta y no, Sabemos que la fuente de inestabilidad de la fuente de alimentación radica principalmente en dos aspectos: En primer lugar, el Estado de conmutación de alta velocidad del equipo, Exceso transitorio de corriente alterna.

La segunda es la Inductancia en el circuito actual. El llamado problema de integridad de la fuente de alimentación de puesta a tierra se refiere a PCB de alta velocidad Cuando un gran número de chips se encienden o apagan simultáneamente, Se producirá una gran corriente transitoria en el circuito, Debido a la existencia de resistencia inductiva, la fluctuación de tensión se producirá tanto en el cable de alimentación como en el cable de tierra.. Entender la naturaleza del problema de integridad de la fuente de alimentación, Sabemos que resolver el problema de la integridad de la fuente de alimentación, En primer lugar, Para equipos de alta velocidad, A ñadimos un condensador de desacoplamiento para eliminar Alta frecuencia Componente de ruido, Para reducir el tiempo transitorio de la señal; Para la Inductancia presente en el bucle:, Debemos considerar el diseño jerárquico de la fuente de alimentación.

3. Aplicación del condensador de desacoplamiento

El condensador de desacoplamiento desempeña un papel importante en el diseño de PCB de alta velocidad y su posición es muy importante. Esto se debe a que cuando la fuente de alimentación suministra energía a la carga durante un corto período de tiempo, la carga almacenada en el condensador puede prevenir la caída de tensión, como la colocación inadecuada del condensador puede hacer que la Impedancia de la línea sea demasiado grande, afectando la fuente de alimentación. Mientras tanto, el condensador puede filtrar el ruido de alta frecuencia durante el cambio de alta velocidad del dispositivo. En el diseño de PCB de alta velocidad, normalmente agregamos condensadores de desacoplamiento a la salida de energía y a la entrada de energía del chip. La Capacitancia cerca de la fuente de alimentación es generalmente mayor (por ejemplo, 10 ¼f). Esto se debe a que la fuente de alimentación de corriente continua se utiliza generalmente en PCB, y la frecuencia de resonancia del condensador puede ser relativamente baja para filtrar el ruido de la fuente de alimentación. Al mismo tiempo, el gran condensador puede garantizar la estabilidad de la Potencia de salida. Para chips conectados a la fuente de alimentación de la posición del pin del condensador de desacoplamiento, el valor de Capacitancia es generalmente pequeño (por ejemplo, 0.1).

Para la colocación del condensador de desacoplamiento, sabemos que la posición inadecuada aumentará la Impedancia de la línea, reducirá su frecuencia de resonancia e influirá en la fuente de alimentación. Para el condensador de desacoplamiento y la Inductancia en el Chip o la fuente de alimentación, podemos calcular a través de la fórmula. Longitud de la línea entre el condensador y el chip; Radio de línea; Distancia entre el cable de alimentación y el suelo. Por lo tanto, sabemos que para reducir l a Inductancia L, L y d deben reducirse, es decir, el área de bucle formada por el condensador de desacoplamiento y el chip debe reducirse, es decir, el condensador y el chip deben estar lo más cerca posible del dispositivo del chip.

4. Diseño del Circuito de alimentación

Garantizar la integridad de la fuente de alimentación, Sabemos que una buena red de distribución es esencial. En primer lugar, for the Diseño of the power line and ground wire, we should ensure that the line width is thick (such as 40mil, while the ordinary signal line is 10mil), Reducir el valor de impedancia en la medida de lo posible. A medida que el chip se hace más rápido, Según 5/Artículo 5, Utilizamos cada vez más Placa multicapa, El modelo de utilidad se alimenta de una capa de alimentación especial y está conectado con un circuito por la capa especial., Para reducir la Inductancia de la línea.