z3-高速高封装密度电路噪讯对策技术

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1、高速高封裝密度電路的噪訊對策技術(基礎電路設計(十四))內容標題導覽：I高速化、高密度化的衝擊丨高速、高密度化封裝的噪訊對策結語最近幾年電子device高速化、高密度化的進步人目不暇給，電子回路也隨著這股潮流朝向高密度封裝方向發展。雖然電子device的性能獲得飛躍般的提升，相對的造成電子device根本宿命更加複雜，也就是說祇要是與利用電氣能量的技術，注定要與電子噪訊(noise)產生無法割捨的糾纏。所謂的噪訊(電磁波EMI:ElectroMagneticinterfere與靜電SI:Staticinterfere)對策技術原

2、本屬於電路設計的範疇，而不是事後防止噪訊發生或是強化耐噪訊能力，根本上必需根據設計條件賦與電路最適切的layout才是治本上策。高速化、高密度化的衝擊雷路高速化、高密度化對噪訊對策技術所帶來的衝擊，使得設計人員必需面臨圖1所示的對策技術。視為集申定數，隆低铤囲臧少對稱性箕平衡性的劣化・2,r旳ctance增畑的影綾

3、匚*電子元伴與配嫩的曲作特性考量.自我t^(reactance)・浮逬容量・相互诱耳・相互客量甜合■遥成配線(亦稱為耳線)電子无伴特性產生磴化・高频電涼的發生.源大多集申於大熨横體電路內・2.时菠的限~

4、匚》噪訊發•

5、生源的有欢對第毀計・個别元伴後用上的限制•圖1逍路高速化、高密度化所帶來的衝擊與冇效的噪訊對策技術(1).®路高速化的衝擊雷路高速化後影響最大莫過於雷磁氣現象，相對於物理尺寸的重氣長度(頻率X物理尺寸)，基本上因頻率數而變大，使得阻抗相對變得更加複雜，決定适流通路的阻抗(impedance)之中有兩個重抗(reactance)的影響最大，分別是：電氣長度的增加頻率越高相對的電氣長度也越長，這意味著即使是相同的物理尺寸，由於波長的因索，使得分佈於電子元件與配線的電磁界也不盡相同。如果分佈於電子元件與配線的電磁界位相相同，且對外部都

6、無影彎時，基本上就可將處理對象視為近似集中定數電路。事實上波長越短分佈的電磁界位相如果不一樣時，就必需以分佈定數電路來處理。此外相對於能量行進方向所決定的電磁界特性若不相同時，則需以三次元電磁界方式來處理。電抗(reactance)增加的影響幾乎所有電子元件與配線都會有阻抗、電感(inductance)、電容(capacitance)成份，而且各成份所受到頻率的影響程度也都不同。一般而言電子元件的阻抗、竜感、電容之中，又以所謂的竜抗動作成份最明顯。需注意的是上述統稱的竜抗，通常是抬低頻領域所產生的現象，當頻率變高時該稱通有必要重

7、新思考定義。有關配線在高頻領域，電流並不見的祇沿著電路圖描的配線流動，根本上電流是在阻抗較小的路徑上流動，因此竜路圖未描繪處如果發生竜磁界結合時就會產生電流通路，此時就必需將電路配線視為三次元電磁界進行封裝對策。de・couplingcapacitor“勺界卩艮de-couplingcapacitor在噪訊對策具有非常重要的效益，因此接著要以de-couplingcapacitor為例，具體說明電路高速化後的衝擊。通常將高頻成份作旁通(bypass)的重容器(capacitor)，在高頻領域並無法獲得預期的動作效應。圖2是實驗用

8、印刷«k(PCB:PrintingCircuitBoard)±74ALVCIC周圍的近傍磁界分佈狀況，由圖可以清楚看到頻率為200MHz時，重容器將重源的高頻雷:流完整的旁通(bypass)；不過當頻率變為900MHz時，畫容器幾乎無法將雷:源的高頻逍流旁通。流向IC的接地(ground)®流，是由接地配線trace供給，而右上方未連接處IC接腳(pin)有一股強大的磁界流向IC晶片(chip)®源部，一般認為該現象是部分重源霍流是由右上方IC，經由IC晶片路徑提供所造成的，在這種情況下即使印刷畫路板的雷源配線(亦稱為導線)IC

9、，與右上方接腳IC晶片雷:源部結合，适源雷流依然會流通。此外頻率為900MHz時，适源配線對的适源配線與接地配線的磁界強度並不相同，丙此推測流通的逍流也不相同。造成這種現象主要原因是當頻率增高時，電源配線端與接地配線的阻抗差異亦隨著加大，最後導致電流的平衡度劣化。由此可知de-coupling技巧本身對噪訊對策具有決定性的影響。接地線0.lwF0.OlwfICCMaHCCM)0••文茂•原capacitor-0.Olwf歿涼农電磁界較強•結合部位涼坊電源電涼涼入1C角衆Decouplinficapacitor便高频電涼旁通>AA

10、.decouuliii£capacitor電涼較小200MHz900MHz0.lwF圖2高頻de-couplingcapacitor周圍磁界分佈(1).高密度化封裝的衝擊電路高速化後電磁氣的擴散會縮小，對噪訊對策而言，條件變好的情況反而有增多的趨勢。若從電子電路