Дизайн PCB - Руководство по проектированию систем питания PCB

сегодня, Без глубокого понимания чипа трудно спроектировать высокоскоростную электронную систему, package structure, and PCB board power supply system characteristics. In fact, для удовлетворения низкого напряжения питания, сигнал переворачивается быстрее, higher level of integration, все более сложные потребности, a lot of walking in the forefront of electronic design companies in product design process in order to ensure that the integrity of the power supply and signal, анализ энергетических систем вложил значительные средства, людские и материальные ресурсы.

в области проектирования высокоскоростных схем, особенно в компьютерной, полупроводниковой, коммуникационной, сетевой и потребительской электронике, возрастает значение анализа и проектирования систем электропитания. по мере дальнейшего сокращения технологии сверхкрупных интегральных схем (VLSI) напряжение питания в интегральных схемах будет продолжать снижаться. по мере того, как все больше производителей переключаются с 130nm на 90nm, можно ожидать снижения напряжения питания до 1,2V или даже ниже, а ток значительно увеличится. с точки зрения снижения постоянного и инфракрасного напряжения и регулирования динамических колебаний напряжения в переменном токе, поскольку допустимый диапазон шумов становится все меньше, эта тенденция создает огромные трудности для проектирования энергосистем.

PCB power supply system design overview

как правило, при анализе переменного тока входное сопротивление между питанием и поверхностью земли является важным показателем для измерения характеристик системы питания. В ходе анализа постоянного тока результаты этих наблюдений были преобразованы в расчеты инфракрасного падения давления. Факторы, влияющие на характеристики системы электропитания, будь то в постоянном токе или в процессе анализа переменного тока, включают в себя: слой PCB, вид плоскости слоя электропитания, расположение компонентов, распределение отверстий и пяток и т.д.

концепция входного импеданса между питанием и поверхностью земли может использоваться для моделирования и анализа вышеуказанных факторов. например, весьма широкое применение для измерения заземления входного импеданса источника питания - это оценка положения конденсатора связи на панели. размещение на платы определенного числа развязывающих конденсаторов может подавлять резонанс собственных характеристик платы, уменьшая тем самым шум, а также уменьшает боковое излучение платы, чтобы смягчить проблему электромагнитной совместимости. чтобы повысить надежность системы электроснабжения и производственные издержки системы понижения напряжения, инженер по проектированию системы должен постоянно подумать о том, как эффективно и экономично выбрать схему развязки конденсаторов.

система электропитания в системе высокоскоростных схем может быть разделена на три физических подсистемы: чипы, герметизированные конструкции интегральных схем и PCB. сеть на чипе состоит из металлического слоя. каждый слой состоит из металлических полос в направлении X или Y, которые образуют энергию или заземляющую сеть. отверстие соединяет различные слои металлических полостей.

для некоторых высокопроизводительных чипов, ядро и источник питания IO были интегрированы во многие блоки развязки. встроенная в интегральную схему структура, похожая на микро - PCB, имеет несколько слоёв сложной схемы питания или подложки. на верхней поверхности герметичной конструкции обычно сохраняется место установки развязывающего конденсатора. PCB обычно включает в себя непрерывное большое питание и базовую панель, а также ряд разрозненных элементов развязки конденсаторов и силовых выпрямителей (VRM). линии связи, выпуклые точки C4 и сварные шарики соединяют чипы, пломбы и PCB.

Вся система питания должна обеспечивать, чтобы компоненты интегральных схем обеспечивали стабильное напряжение в нормальных условиях. Однако электрические переключатели и паразитные высокочастотные эффекты в этих энергосистемах всегда привносят шумы напряжения.

Более того, в нем раскрывается еще один очень важный факт, а именно то, что разбросанные конденсаторы развязки, расположенные на PCB, имеют диапазон частот, превышающий несколько сотен МГц. независимо от того, насколько высока частота, паразитная индуктивность каждой дискретной емкости развязки, а также индуктивность цепей (емкость - чип) платы и проходного отверстия значительно снижает эффект развязки. дальнейшее снижение входного импеданса системы электропитания невозможно путем установки дискретных конденсаторов развязки только на PCB. емкость для взаимодействия систем питания в герметичной конструкции и дискретная емкость развязки в герметичной конструкции будут функционировать от нескольких сотен мегагерцов до более высоких частот. в диапазоне частот GHZ решение об развязке конденсаторов между электросети в чипе и конденсаторов в чипе.

в одном из приведенных примеров красные линии представляют собой входные импеданцы, установленные на PCB после установки дискретных конденсаторов развязки. четыре резонансных пика появились между 600 МГц и 700 МГц. При рассмотрении структуры упаковки индуктивность конструкции с дополнительной герметизацией переносит резонансные пики примерно на 4500 МГц, как показано в голубой линии. после подключения к системе электроснабжения чипа конденсаторы развязки в микросхеме удалили эти высокочастотные резонансные пики, но одновременно ввели очень слабый резонанс 30 МГц, как видно из « зеленой линии». Этот резонанс 30мгц будет обозначен в часовом поле как ячейка напряжения в цепи промежуточной частоты опрокидывающего сигнала высокой частоты.