Технология PCB - высокоскоростное проектирование энергообеспечения PCB

я. Introduction

With the gradual increase in проектирование PCB сложность, in addition to reflection, согласный, and EMI analysis for signal integrity, одним из главных направлений исследований разработчиков стал стабильный и надежный источник питания. Особенно, когда количество переключателей продолжает увеличиваться, а напряжение ядра продолжает снижаться, колебания питания обычно оказывают смертельное воздействие на систему, so people put forward a new term: power integrity, referred to as PI (powerintegrity). на современном международном рынке, относительно развитый дизайн интегральных схем, but power integrity design is still a weak link. поэтому, this article proposes the generation of power integrity problems in PCB boards, анализ факторов, влияющих на целостность питания, and proposes optimization methods and empirical designs to solve power integrity problems in PCB boards. Она имеет большую теоретическую и практическую ценность. value.

причины и анализ шумов питания

На диаграмме цепи Нанда анализируются причины шумов в электроснабжении. схема, показанная на рисунке 1, представляет собой структурную схему, состоящую из трех входных и непереключенных элементов. поскольку элемент и не является цифровым устройством, он работает путем переключения между уровнями "1" и "0". по мере развития технологии интегральных схем скорость переключения цифровых приборов возрастает, вводятся дополнительные высокочастотные элементы, индуктивность в цепях легко вызывает колебания мощности при высоких частотах. Как показано на рисунке 1, когда вход в схема не и не является нормальным, транзистор в цепи подключен, цепь мгновенно замыкается, питание поступает в заземленную линию и одновременно заряжает конденсатор. при этом из - за паразитной индуктивности на линии электропитания и на линии земли мы можем узнать из формулы V = LdI / dt, что это приведет к колебаниям напряжения на линии электропитания и на линии земли, которые, как показано на рисунке 2, будут происходить по ступеням повышения уровня. "я люблю шум. конденсатор Разрядится в это время, когда выход с не - дверью ниже, и это вызовет на земле большую игру "I шумы; В данный момент питание может быть вызвано только мгновенным коротком замыканием цепи, так как конденсатор не заряжен. изменение тока меньше, чем повышение. Проанализировав схемы не от двери до двери, мы знаем, что основные причины нестабильности источника энергии включают в себя две стороны: во - первых, когда прибор работает с большой скоростью переключения, переходный переменный ток чрезмерно велик; - - -

вторая - это индуктивность в токовом контуре. The so-called ground power integrity problem means that in a high-speed PCB, когда множество чипов одновременно открываются или закрываются, в цепи будет вырабатываться более переходный ток. одновременно, due to the existence of inductance and resistance on the power line and ground line, колебание напряжения на обоих электродах. Knowing the nature of the power integrity problem, Мы знаем, что нужно решить проблему целостности питания, first of all, для скоростного оборудования, we add decoupling capacitors to remove its high-frequency noise components, Сокращение времени переходного периода сигнала; индуктивность существования в контуре, Мы должны рассмотреть иерархическое проектирование источника питания.

третий, the application of decoupling capacitors

In высокоскоростное проектирование PCB, важную роль играет развязывающий конденсатор, его место очень важно. Это потому, что, когда питание короткое время питается к нагрузке, заряд, хранимый в конденсаторе, может предотвратить падение напряжения. If the capacitor is placed in an improper position, линейное сопротивление может быть слишком большим, чтобы влиять на питание. одновременно, the capacitor can filter out high-frequency noise during high-speed switching of the device. на нашей скорости проектирование PCB, we generally add a decoupling capacitor to the output end of the power supply and the power input end of the chip. The capacitance value close to the power supply end is generally larger (such as 10μF). This is because we generally use In order to filter the power supply noise, резонансная частота постоянного тока может быть относительно низкой; одновременно, большая емкость обеспечивает стабильность питания. подключенный к питанию, its capacitance value is generally small (such as 0.1μF), because in high-speed chips, частота шумов обычно выше, which requires the addition of decoupling The resonant frequency of the capacitor should be high, То есть, the capacitance of the decoupling capacitor should be small.

размещение развязывающих конденсаторов, Мы знаем, что неправильное размещение увеличит линейное сопротивление, снижает резонансную частоту и влияет на питание. емкость и индуктивность для развязки в чипе или питании, we can use the formula:

In the formula, L: длина линии между конденсатором и чипом; R: прямой радиус; D: расстояние между линией электропитания и поверхностью земли;

Отсюда следует, что для уменьшения индуктивности L необходимо уменьшить L и d, т.е.

четвёртый, the проектирование схемы питания

обеспечение целостности питания, Мы знаем, что хорошая сеть распределения жизненно важна. сначала, for the design of the power line and the ground line, we must ensure that the line width is thicker (for example, the width is 40mil, and the ordinary signal line is 10mil), понижение импедансов до минимума. With the speed of the chip getting higher and higher, по 5/Правило 5, we are using more and more multilayer boards, питаться из специального слоя питания и специального коллектора, формировать контур, thus reducing the inductance of the circuit.