PCB电源完整性设计的3个要点
0 2022-01-20

在电路设计中,一般我们很关心信号的质量问题,但有时我们往往局限在信号线上进行研究,而把电源和地当成理想的情况来处理,虽然这样做能使问题简化,但在高速设计中,这种简化已经是行不通的了。尽管电路设计比较直接的结果是从信号完整性上表现出来的,但我们绝不能因此忽略了电源完整性设计。因为电源完整性直接影响最终PCB板的信号完整性。电源完整性和信号完整性二者是密切关联的,而且很多情况下,影响信号畸变的主要原因是电源系统。例如,地反弹噪声太大、去耦电容的设计不合适、回路影响很严重、多电源/地平面的分割不好、地层设计不合理、电流不均匀等等。

1)电源分配系统

电源完整性设计是一件十分复杂的事情,但是如何控制电源系统(电源和地平面)之间的阻抗是设计的关键。理论上讲,电源系统间的阻抗越低越好,阻抗越低、噪声幅度越小,电压损耗越小。实际设计中,我们可以通过规定最大的电压和电源变化范围来确定我们希望达到的目标阻抗,然后通过调整电路中的相关因素使电源系统各部分的阻抗(与频率有关)目标阻抗去逼近。

2)地反弹

当高速器件的边缘速率低于0.5ns时,来自大容量数据总线的数据交换速率特别快。当它在电源层中产生足以影响信号的强波纹时,就会产生电源不稳定问题。当通过地回路的电流变化时,由于回路电感会产生一个电压,当上升沿缩短时,电流变化率增大,地反弹电压增加。此时,地平面(地线)已经不是理想的零电平,而电源也不是理想的直流电位。当同时开关的门电路增加时,地反弹变得更加严重。对于128位的总线,可能有50-100个I/O线在相同的时钟沿切换。这时,反馈到同时切换的I/O驱动器的电源和地回路的电感必须尽可能的低。否则,在连到相同的地上的静止上将出现一个电压毛刷。地反弹随处可见,如芯片、封装、连接器或电路板上都有可能会出现地反弹,从而导致电源完整性问题。

从技术的发展角度来看,器件的上升沿将只会减少,总线的宽度将只会增加。保持地反弹在可接受范围内的唯一方法是减少电源和地分布电感。对于芯片,这意味着移到一个阵列晶片,尽可能多地放置电源和地,并且到封装的连线尽可能短,以减少电感。对于封装,这意味着采用移动层封装,使电源的地平面的间距更近(如在BGA封装中那样)。对于连接器,这意味着使用更多的地引脚或重新设计连接器使其具有内部的电源和地平面(如基于连接器的带状软线)。对于电路板,这意味着使相邻的电源和地平面尽可能接近。由于电感和长度成正比,所以尽可能缩短电源和地的连线可降低地噪声。

3)去耦电容

我们都知道在电源和地之间加一些电容可以降低系统的噪声,但是到底在电路板上加多少电容?每个电容的容值多大合适?每个电容放在什么位置更好?类似这些问题我们一般都没有去认真考虑过,只是凭设计者的经验来进行,有时甚至认为电容越少越好。在高速设计中,我们必须考虑电容的寄生参数,定量地计算出去耦电容的个数以及每个电容的容值和放置的具体位置,确保系统的阻抗在控制范围之内。对此,一个基本的原则是:需要的去耦电容,一个都不能少;多余的电容,一个也不要。 


声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • PCB
  • pads
  • protel
  • Altium
  • PCB线路板的价格组成因素解析

    PCB价格由以下多种因素组成:一、PCB线路板所用材料不同以普通双面板为例,板料一般有FR-4,CEM-3等,板厚从0.6mm到3.0mm不等,铜厚从½Oz到3

    10小时前
  • PCB电路板的湿式制程与表面处理工艺

    1、Abrasives 磨料,刷材对板面进行清洁前处理而磨刷铜面所用到的各种物料,如聚合物不织布,或不织布掺加金刚砂,或其砂料之各型免材,以及浮石粉(Pumic

    10小时前
  • PCB表面处理的具体步骤介绍

    一、PCB表面处理:钻孔完成后,PCB表面会有残余的铜箔毛边附著于通孔表面,此时用手触摸板子表面会有粗糙感,这些毛边会影响电镀品质,因此必需去除。PCB表面处理

    10小时前
  • PCB线路板外层电路制作的蚀刻工艺解析

    目前,印刷电路板(PCB)加工的典型工艺采用"图形电镀法"。即先在板子外层需保留的铜箔部分上,也就是电路的图形部分上预镀一层铅锡抗蚀层,然后用化学方式将其余的铜

    10小时前
  • PCB加工数控钻床与数控铣床怎么区分

    数控钻床和数控铣床是PCB加工中的一种重要设备,该设备价格昂贵,选用数控机床不但对于操作、工艺设定和维护包括对于生产产品的质量都有十分重要。作为一个工艺人员出于

    10小时前
  • PCB制板的一些基本工艺参数和注意事项解析

    PCB板从设计到生产,中间涉及到的东西很多,而加工工厂的工艺能力是直接决定板子是否能做出来的重要一环。合理的符合工艺能力的pcb参数选择能为你大大的节省设计到产

    10小时前
  • PCB铜镀层与镀镍层的性质和用途解析

    1、铜镀层的性质及用途:铜镀层呈美丽的玫瑰色,性质柔软,富有延展性,易于抛光,并具有良好的导热性和导电性。但它在空气中易于氧化,从而迅速失去光泽,因而不适合作为

    10小时前
  • 正确维护PCB蚀刻设备

    维护PCB蚀刻设备的最关键因素就是要保证喷嘴的高清洁度及无阻塞物,使喷嘴能畅顺地喷射。阻塞物或结渣会使喷射时产生压力作用,冲击板面。而喷嘴不清洁,则会造成蚀刻不

    10小时前
  • PCB板金属化时导致通孔铜层空洞的各种原因分析

    当导通孔直径越来越小,厚径比越来越高时,要保证孔中的金属覆盖良好变得更加困难。而保证孔中金属的均匀一致性,保护孔中金属在图形电镀及以后的掩膜及蚀刻过程中不被蚀刻

    10小时前
  • PCB表面处理的五种工艺介绍

    随着人类对于居住环境要求的不断提高,目前PCB生产过程中涉及到的环境问题显得尤为突出。目前有关铅和溴的话题是最热门的;无铅化和无卤化将在很多方面影响着PCB的发

    10小时前
  • PCB板处理过程中锡须的产生原因和解决措施

    锡须的产生原因:1、锡与铜之间相互扩散,形成金属互化物,致使锡层内压应力的迅速增长,导致锡原子沿着晶体边界进行扩散,形成锡须;2、电镀后镀层的残余应力,导致锡须

    10小时前
  • PCB表面处理中影响OSP膜厚的因素有哪些

    影响OSP膜厚的主要因素有:1.OSP主要成分浓度:烷基苯并咪唑或类似成分(咪唑类)是OSP药液中的主成分,其浓度高低是决定OSP膜厚的根本所在。2.有机酸:有

    10小时前
下载排行榜
更多
广告