PCB科技 - PCB印刷電路板電路中的功率完整性

在裡面 PCB電路設計, 一般來說，我們非常關心訊號的質量, 但有時我們常常把自己局限在訊號線上進行研究, 並將電源和接地視為理想條件. 雖然這可以簡化問題, 但在設計中速度很快, 這種簡化不再可行. 雖然電路設計的更直接結果體現在信號完整性上, 囙此，我們不能忽視電源完整性設計. 因為電源完整性直接影響最終PCB板的信號完整性. 電源完整性和信號完整性密切相關, 在很多情况下, 訊號失真的主要原因是電力系統. 例如, 地面反彈譟音過大, 去耦電容器的設計不合適, 環路影響非常嚴重, 多重權力的劃分/地平面不好, 底層設計不合理, 電流不均勻, 等等.

1）配電系統

電源完整性設計是一個非常複雜的問題，但近年來如何控制電力系統（電源和接地層）之間的阻抗是設計的關鍵。 理論上，電力系統之間的阻抗越低越好，阻抗越低，雜訊幅值越小，電壓損耗越小。

在實際設計中, 我們可以通過指定最大電壓和電源範圍來確定希望達到的目標阻抗, 然後, 通過調整電路中的相關因素, the impedance of each part of the power system (related to frequency) is approached to the target impedance.

2）地面回彈

當高速設備的邊緣速率低於0.5ns時，來自大容量數据總線的資料交換速率非常快。 當它在功率層中產生可能影響訊號的强烈漣漪時，就會出現功率不穩定的問題。 當通過接地回路的電流發生變化時，回路電感會產生電壓。 當上升沿縮短時，電流變化率新增，接地反彈電壓新增。 此時，接地層（地）不再是理想的零電平，電源也不是理想的直流電位。 當同時切換的閘門數量新增時，地面反彈變得更嚴重。 對於128比特匯流排，可能有50-100條輸入/輸出線在同一時鐘邊緣切換。 此時，迴響給同時切換的輸入/輸出驅動器的電源和接地回路的電感必須盡可能低，否則，在靜止時連接到同一接地時會出現電壓刷。 接地反彈隨處可見，例如晶片、封裝、連接器或電路板，這可能會導致接地反彈，從而導致電源完整性問題。

從發展的角度來看 PCB科技, 設備的上升沿只會减小, 公共汽車的寬度只會新增. 保持接地反彈可接受的唯一方法是降低功率和接地分佈電感. 對於晶片, 這意味著轉移到陣列晶片, 放置盡可能多的電源和接地, 並且封裝的佈線盡可能短，以减少電感. 用於包裝, 這意味著移動層封裝，使電源接地層之間的距離更近, 用於BGA封裝. 對於連接器, 這意味著使用更多接地引脚或重新設計連接器，使其具有內部電源和接地層, 例如基於連接器的帶狀電纜. 對於電路板, 這意味著使相鄰的電源和接地層盡可能靠近. 因為電感與長度成正比, 使電源和接地之間的連接盡可能短將降低接地雜訊.

3）去耦電容器

我們都知道，在電源和地面之間添加一些電容器可以降低系統的雜訊, 但是需要多少電容器呢 PCB工廠 在電路板上添加? 每個電容器的合適值是多少? 每個電容器在哪裡更好? 類似的，我們通常沒有認真考慮這些問題, 僅基於設計師的經驗, 有時甚至認為電容越小, 更好. 在高速設計中, 我們必須考慮電容器的寄生參數, 定量計算去耦電容器的數量, 每個電容器的電容值和放置的具體位置, 確保系統阻抗在控制範圍內, 基本原理是需要去耦電容器, 沒有一個遺失, 沒有多餘的電容器.