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高速印制电路板中电源完整性的优化设计

发布日期:2022-09-19 01:14

本文摘要:随着空空导弹高速图像信息处理板上DSP、FPGA等大规模数字集成电路的广泛应用,信号的频率也更加低,图像信息处理板经常出现电源压降较小的问题。频率较低时,可将电源和地作为一个原始的参考平面,电源压降较小。 但高频时,由于产于电感ESL的影响,电源、地平面相等于一个谐振腔,具备谐振特性。电源平面只不过可看作是由较多电感和电容包含的网络,也可看做是一个共振腔,在一定频率下,这些电容和电感不会再次发生谐振现象,从而影响电源层的电阻。

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随着空空导弹高速图像信息处理板上DSP、FPGA等大规模数字集成电路的广泛应用,信号的频率也更加低,图像信息处理板经常出现电源压降较小的问题。频率较低时,可将电源和地作为一个原始的参考平面,电源压降较小。

但高频时,由于产于电感ESL的影响,电源、地平面相等于一个谐振腔,具备谐振特性。电源平面只不过可看作是由较多电感和电容包含的网络,也可看做是一个共振腔,在一定频率下,这些电容和电感不会再次发生谐振现象,从而影响电源层的电阻。

随着频率的减少,电源电阻是大大变化的,特别是在是在并联谐振效应明显的时候,电源电阻也随之显著,因此在瞬间电流通过时之后不会产生一定的电压叛和电压转动。而大部分数字电路器件对电源波动的拒绝在长时间电压的5%范围之内,因此导致数字电路器件无法长时间工作。  本文将电源完整性理论和PCB设计实例结合,在谐振、电源电阻、防止最重要信号线横跨平面层拆分、直流压降等方面做到了电源完整性方面的优化设计。

  1通过谐振分析优化印制板布局  谐振模式计算出来分析的是由PCB中电源和地的结构而有可能引起的风险,还包括叠层、板材以及地电拆分等,目的是使印制电路板在所注目的频率范围内不再次发生谐振。  仔细观察PCB的谐振模式下的电压产于,尽量避免将大电流IC摆放在谐振方位或其附近方位。图像信息处理板上电源和地的谐振图,如图1右图。

  从图中由此可知,印制电路板右上角谐振较小,因此在印制电路板布局时大电流IC器件尽量避免摆放在印制板的右上角。


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