z3-高速高封装密度电路噪讯对策技术.doc

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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：高速化、高密度化的衝擊高速、高密度化封裝的噪訊對策結語I最近幾年電子device高速化、高密度化的進步人目不暇給，電子回路也隨苦這投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

2、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'高密度化的衝擊電路高速化、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。1•電氣特性的增加

3、匚》舟慮三夫元電磁界的分韩■親為象中定數，隆低窥圍缄少對•稱■性典平撕性的劣化・r田ctancB增加的影縛

4、匚》電子无伴典配線的斬作特性靑量.自我reactance）・浮邀容量・相亙誘辛・辅亙各量•緒合■遥成配線（亦稱為军線）電子无伴特性盪生變化・1,微移度的增加I二）大熨穫體電路內部噪訊的有欢對策毀計・高頻電涼的發■生源大乡累申於大熨穫體電路內・2•时裟的限制

5、匸寸噪訊發生源的有欢對第

6、役計・佃别无伴锻用上的限制・圖1霆路高速化、高密度化所帶來的衝擊與有效的噪訊對策技術（1）•電路高速化的衝擊雷路高速化後影響最大莫過於畫磁氣現象，相對於物理尺寸的畫氣長度（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，決定電流通路的阻抗（impedance）之中有兩個電抗（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，由於波長的因素，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，且對外部都無影響時，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

7、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。畫抗(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)、霍容(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、電感、電容之中，又以所謂的電抗動作成份最明顯。需注意的是上述統稱的電抗，通常是指低頻領域所產生的現象，當頻率變高時該稱通有必要重新思考定義。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，因此電路圖未描繪處如

8、果發生電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白勺界限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，具體說明畫路高速化後的衝擊。通常將高頻成份作旁通(bypass)的运容器(capacitor)，在高頻領域並無法獲得預期的動作效應。圖2是實驗用印刷畫路板(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，雷:容器將雷:源的高頻畫流完整的旁通(by

9、pass)；不過當頻率變為900MHz時，電容器幾乎無法將逼源的高頻霍流旁通。流向IC的接地(ground)電流，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)電源部，一般認為該現象是部分電源雷流是由右上方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畫源配線(亦稱為導線)IC，與右上方接腳IC晶片逍源部結合，适源逍流依然會流通。此外頻率為900MHz時，畫源配線對的霍源配線與接地配線的磁界強度並不相同，因此推測流通的畫流也不相同。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

10、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。0.lwFQ.OlwfIC(■malycm)capacitor0.OlwF0.lwF電源線Decouplinficapacitor便高频電涼旁通電源媳>A/VdecouDlin£capacitor電涼較小200MHz900MHz圖2高頻de-couplingcapacitor周圍磁界分佈(2)•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