高速PCB板谐振仿真与分析.pdf

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1、2014年5月15日现代电子技术Mav2014第37卷第l0期ModernElectronicsTechniqueVo1．37No．1O高速PCB板谐振仿真与分析孟晶，俞能杰(航天恒星科技有限公司，北京100086)摘要：谐振是电源完整性一大问题，PCB电源平面间谐振振幅过大，会导致电源分配系统(PDS)工作异常，甚至成为EMI辐射源，故在PCB详细设计阶段需开展谐振仿真分析并消除谐振，从而提高设计成功率。为消除谐振，首先利用sI—WAVE软件对电源地平面间谐振情况进行仿真分析，找出谐振点，然后合理选用

2、布局去耦电容，消除400MHz以下频段谐振影响。通过调整PCB叠层及层间距消除400MHz以上频段谐振影响。通过实例仿真分析，依据工程经验，实现了快速估算去耦电容的计算方法，并证明了其正确性。关键词：电源完整性；谐振；SIWAVE仿真分析；去耦电容中图分类号：TN710—34文献标识码：A文章编号：1004-373X(2014)10—0144—03Simulationandanalysisofhigh—speedPCBresonanceMENGJing．YUNeng—jie(SpaceStarTechn

3、ologyCo．，Ltd．，Beijing100086，China)Abstract：Resonanceisamajorproblemofpowerintegrity．IftheresonanceamplitudebetweenPCBpowerplanesistoolarge，itmaycausePDSworkabnormal，evencausethepowerplanestObecomeEMIemitter，SOinthedetailedPCBdesignstage，simulationanalysi

4、sofresonanceandeliminatingresonanceareneededforimprovingtheSuccessrateofthedesign．Toeliminateresonance，first，theSIWAVEisusedtosimulateandanalyzetheresonancebetweenthepowerplanestofindthereso—nancepoint，andthenthedecouplingcapacitorisselectedandlayoutedre

5、asonably，SOastoeliminatetheinfluencecausedbytheresonancebelow400MHzfrequency，andeliminatetheinfluencecausedbytheresonanceabove400MHzfrequencybyad—justingthePCBoverlayersandthespacebetweenoverlayers．Basedonengineeringexperience，arapidcalculationmethodtoes

6、—timatethevalueofthedeeouplingcapacitorswasachieved．Itscorrectnesswasprovedwithsimulationanalysisonexample．Keywords：powerintegrity；resonance；SIWAVEsimulatingandanalysis；decouplingcapacitor路，在谐振频率点附近，平面对地阻抗变得很大，从而引0引言发电源完整性问题。随着微电子技术的不断发展，更多功能的模拟和数1谐振带来的问

7、题字电路被制作或集成到单个芯片中”。当大量高速开关器件同时快速切换状态时，就会产生电源噪声，干扰周若谐振落在了设计关注的频段内，带来的问题，需围的高速信号，并且由于噪声容限变小，严重时，可引发要从三方面来分析：一方面谐振过大，在谐振点处电源芯片的误动作，造成不利影响。因此对电源完整性的研波动过大，稳压电源芯片VRM无法实时响应负载对于究显得越来越重要。。电流需求的快速变化，会出现电源跌落，从而产生电源作为电源完整性的一大问题，谐振是指能量被夹在噪声；第二方面在谐振点处，电源表现的高阻抗，使的两个平行板(

8、powerandgroundplane)之间，因原始信号部分噪声和信号能量无法在电源分配系统(PDS)中找到与其反射信号同相(phaseadd)而形成共振腔效应。在回流路径，最终会从PCB板辐射出去，造成EMI问题；最中低频时，电源地平面对可当作一个理想电容来看待，后一个方面，若谐振点与板上器件工作频率相同，将引其ESR和ESL都很小，在频率达到某一个高频段时，电起共振。无论哪种情况发生，都将导致板卡性能下降，源地平面间变成了一个谐振腔，等