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高速电路PCB的电源地噪声设计 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

电容器提高系统谐振频率

研究发现,在电源地平面间添加电容能够有效提高平面系统的谐振频率点,而且电容数量越多,系统谐振频率越高,电容器的ESL越小,系统谐振频率也越高,电容值的大小以及电容器的ESR对系统谐振频率的影响不大。经过一些实验,发现:

增加电容器数量,可以提高电源平面系统谐振频率。

采用具有较低寄生电感的电容器,也能够提高电源平面系统谐振频率。

电容器的串联电阻参数对电源平面系统的谐振频率几乎没有影响。

电容器布局

高速电路设计理论告诉我们,去藕电容要放在芯片的电源地管脚附近,那么到底要放得多近呢?要使电容器充份发挥其效能,电容器的位置是首先要关注的。

一个大约的估算公式是L/12,以时钟驱动器为例,其上升沿时间为1ns,此段时间內信号行进距离为5.5inch。要能及时供应电源,电容必须放在L/12亦即0.45inch,或1.15cm內才能完全发挥作用。超过这个距离,则效用将会按距离的3次方减弱。例如,距离成为两倍2.3cm时,电容的作用将只剩1/8。芯片需要多大的电容去耦也有经验公式可以计算,这里不再赘述。

对于钽电容的布局我们需要特别关注一些,因为钽电容抗浪涌能力比较差,不要直接放在开关电源模块的输出端。

我们目前的设计都会给器件去耦,也会对电源输出进行滤波,但常常忽略了在单板边缘加适当的电容进行去耦及滤波,实际上由于全反射,单板的边缘往往具有比板中间更大的噪声。有一个很典型的案例:某单板经常无故被复位,经检查复位线为了避开其他信号的干扰,特地走在了板边而且在边角上打了一个过孔,又经过分析在此过孔位置处电源纹波较大,进而通过这个过孔影响了复位信号,解决方案就是将过孔移到板里面去或在过孔的位置加去耦电容!记着在板子边缘加一些电容,可能会有意想不到的好处。

 

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