Tecnología de PCB - Análisis de la integridad de la fuente de alimentación del Circuito de PCB

En el diseño de PCB de circuito, por lo general nos preocupa la calidad de la señal, pero a veces nos limitamos al estudio de las líneas de señal y tratamos la fuente de alimentación y la puesta a tierra como escenarios ideales, aunque esto puede simplificar el problema, en el diseño de alta velocidad, esta simplificación no es factible. Aunque el resultado más directo del diseño del circuito es la expresión de la integridad de la señal, no podemos ignorar el diseño de la integridad de la fuente de alimentación por esto. La integridad de la fuente de alimentación afecta directamente la integridad de la señal de la placa de circuito impreso final. La integridad de la fuente de alimentación está estrechamente relacionada con la integridad de la señal, y en muchos casos, la razón principal de la distorsión de la señal es el sistema de alimentación. Por ejemplo, el ruido de rebote de la puesta a tierra es demasiado grande, el diseño del condensadores de desacoplamiento es inadecuado, el impacto del circuito es muy grave, la División del plano de puesta a tierra de múltiples fuentes de alimentación no es buena, el diseño de la formación no es razonable, la corriente no es uniforme, etc.

1) sistema de distribución

El diseño de integridad de la fuente de alimentación es muy complejo, pero cómo controlar la resistencia entre el sistema de alimentación (fuente de alimentación y plano de tierra) es la clave del diseño. En teoría, cuanto menor sea la resistencia entre los sistemas eléctricos, mejor, menor será la resistencia, menor será la amplitud de ruido y menor será la pérdida de voltaje. En el diseño real, podemos determinar la resistencia objetivo que queremos lograr especificando el voltaje máximo y el rango de variación de la fuente de alimentación, y luego ajustar los factores relevantes en el circuito para que la resistencia de cada parte del sistema de fuente de alimentación (y la resistencia objetivo relacionada con la frecuencia) se acerque.

2) rebote

Cuando la velocidad de borde del dispositivo de alta velocidad es inferior a 0,5 ns, la velocidad de intercambio de datos del bus de datos de gran capacidad es particularmente rápida, y cuando genera fuertes ondulaciones que afectan la señal en la capa de alimentación, se produce un problema de inestabilidad de la fuente de alimentación. Cuando la corriente que pasa por el circuito de tierra cambia, debido a que la inducción del circuito genera tensión, cuando el borde ascendente se acorta, la tasa de variación de la corriente aumenta y el voltaje de rebote de la tierra aumenta. En este momento, el plano de tierra (tierra) no es el nivel cero ideal, y la fuente de alimentación no es el nivel de corriente continua ideal. A medida que aumenta el número de puertas cambiadas simultáneamente, el rebote del suelo se vuelve más grave. Para los autobuses de 128 bits, se pueden cambiar 50 100 líneas Io a lo largo del mismo reloj. En este caso, la retroalimentación inductiva de la fuente de alimentación y del Circuito de tierra que se cambia simultáneamente al conductor Io debe ser lo más baja posible, de lo contrario, el dispositivo fijo conectado al mismo suelo tendrá un cepillo de voltaje. El rebote del suelo puede ocurrir en cualquier lugar, como en un chip, encapsulamiento, conector o placa de circuito, causando problemas de integridad de la fuente de alimentación.

Desde el punto de vista del desarrollo tecnológico, el borde ascendente del dispositivo solo se reducirá y el ancho del bus solo aumentará. La única manera de mantener aceptable el rebote del suelo es reducir la fuente de alimentación y la inducción de distribución del suelo. Para el chip, esto significa moverse al chip de matriz, colocar la mayor cantidad posible de energía y tierra, y hacer que los cables conectados al encapsulamiento sean lo más cortos posible para reducir la inducción. Para el encapsulamiento, esto significa encapsulamiento de capa móvil, lo que hace que el espaciamiento del plano de tierra de la fuente de alimentación sea más estrecho, como se utiliza en el encapsulamiento bga. Para los conectores, esto significa usar más Pins de tierra o rediseñar el conector para que tenga una fuente de alimentación interna y un plano de tierra, como un cable de cinta basado en el conector. Para las placas de circuito, esto significa que las fuentes de alimentación adyacentes y los planos de tierra están lo más cerca posible. Debido a que la inducción es proporcional a la longitud, hacer que la conexión entre la fuente de alimentación y el suelo sea lo más corta posible reducirá el ruido del suelo.

3) condensadores de desacoplamiento

Añadir algunos condensadores entre la fuente de alimentación y la fuente de alimentación puede reducir el ruido del sistema, pero cuántos condensadores hay en la placa de circuito, cuán adecuados son los valores de condensadores de cada capacitor y en qué posición es mejor cada capacitor, generalmente no pensamos seriamente en estos problemas, solo por la experiencia del diseñador, y a veces incluso pensamos que los condensadores son lo más pequeños posible. En el diseño de alta velocidad, debemos considerar los parámetros del capacitor parasitario, calcular cuantitativamente el número de condensadores de desacoplamiento y el valor del capacitor de cada capacitor y la colocación de una posición específica, para garantizar que la resistencia del sistema esté dentro del rango de control, un principio básico es la necesidad de condensadores de desacoplamiento, no menos, el capacitor es demasiado grande.