PCB 기술 - PCB 회로 전원 무결성 분석

회로 PCB 설계에서 우리는 일반적으로 신호의 품질에 관심을 가지고 있지만, 때때로 우리는 종종 신호선 연구에 국한되어 전원과 접지를 이상적인 상황으로 처리한다. 비록 이것이 문제를 간소화할 수 있지만, 고속 설계에서는 이러한 간소화가 불가능하다.회로 설계의 더 직접적인 결과는 신호 무결성의 표현이지만 이로 인해 전원 무결성 설계를 무시할 수는 없습니다.전원 공급 장치의 무결성은 최종 PCB 보드의 신호 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다.전원 무결성은 신호 무결성과 밀접한 관련이 있으며, 대부분의 경우 신호 왜곡의 주요 원인은 전원 시스템입니다.예를 들어, 접지 반발 소음이 너무 크고, 디커플링 콘덴서 설계가 부적절하며, 회로 영향이 매우 심각하고, 다전원 접지 평면 분할이 좋지 않으며, 지층 설계가 불합리하고, 전류가 고르지 않은 등이다.

1) 배전 시스템

전원 무결성 설계는 복잡하지만 전원 시스템 (전원 및 접지 평면) 간의 임피던스를 제어하는 방법이 설계의 핵심입니다.이론적으로, 전력 시스템 간의 임피던스는 낮을수록 좋고, 임피던스는 낮을수록, 소음 폭은 작을수록, 전압 손실은 작다.실제 설계에서 우리는 최대 전압과 전원 변화 범위를 지정하여 우리가 실현하고자 하는 목표 임피던스를 확정한 다음, 회로의 관련 요소를 조정하여 전원 시스템의 각 부분의 임피던스 (주파수와 관련된) 목표 임피던스를 근사하게 할 수 있다.

2) 점프

고속 장치의 가장자리 속도가 0.5ns보다 작으면 대용량 데이터 버스의 데이터 교환 속도가 특히 빨라 전원층에서 신호에 영향을 주는 강한 파문이 발생하면 전원 불안정 문제가 발생한다.접지 회로를 통과하는 전류가 변하면 회로 센싱으로 인해 전압이 발생하며, 상승 연축이 짧으면 전류 변화율이 증가하고 접지 반등 전압이 증가한다.이때 접지 평면은 이상적인 제로 레벨이 아니며 전원은 이상적인 직류 레벨이 아닙니다.동시에 문을 전환하는 수가 증가함에 따라 접지 반등은 더욱 심해졌다.128비트 버스의 경우 같은 시계를 따라 50 ~ 100개의 IO 선이 전환될 수 있습니다.이 경우 IO 드라이브로 동시에 전환하는 전원 공급 장치와 접지 회로의 감지 피드백은 가능한 한 낮아야 합니다. 그렇지 않으면 동일한 접지에 연결된 고정 장치에 전압 브러시가 있습니다.접지 반사는 칩, 패키징, 커넥터 또는 회로 기판과 같은 어디에서나 발생할 수 있으며 이로 인해 전원 무결성 문제가 발생할 수 있습니다.

기술 발전의 관점에서 볼 때, 부품의 상승 테두리는 줄어들 뿐이고, 버스의 폭은 증가할 뿐이다.접지 반등을 유지할 수 있는 유일한 방법은 전원과 접지 분배 전감을 줄이는 것이다.칩의 경우, 이는 어레이 칩으로 이동하여 가능한 한 많은 전원과 접지를 배치하고 패키징에 연결된 도선을 가능한 한 짧게 하여 전기 감각을 줄이는 것을 의미합니다.패키지의 경우 BGA 패키지에 사용된 것과 같이 전원의 접지 평면 간격이 더 좁아지도록 레이어 패키지를 이동합니다.커넥터의 경우 커넥터 기반 리본 케이블과 같은 내부 전원 공급 장치와 접지 평면을 갖도록 커넥터를 재설계하는 데 더 많은 접지 핀을 사용합니다.보드의 경우 인접한 전원 공급 장치와 접지 평면을 최대한 가깝게 만듭니다.전감은 길이에 비례하기 때문에 전원과 접지 사이의 연결을 가능한 한 짧게 하면 접지 소음을 줄일 수 있다.

3) 디커플링 용량

전원과 전원 사이에 약간의 용량을 추가하면 시스템의 소음을 줄일 수 있지만, 회로 기판의 용량이 도대체 얼마인지, 각 용량의 용량 값이 얼마나 적합한지, 각 용량이 어느 위치에 있는 것이 비교적 좋은지, 우리는 일반적으로 이러한 문제를 진지하게 고려하지 않고, 단지 설계자의 경험에 의거하며, 때로는 용량이 가능한 한 작다고 생각하기도 한다.고속 설계에서, 우리는 반드시 기생 커패시터 파라미터를 고려하고, 정량 계산 디커플링 커패시터의 수량과 각 커패시터의 커패시터 값 및 구체적인 위치의 배치를 고려하여 시스템의 임피던스가 제어 범위 내에 있도록 확보해야 한다. 하나의 기본 원리는 바로 디커플링 커패시터가 필요하고, 하나는 적어서는 안 되며, 용량은 너무 크다.