高速電路PCB的電源地噪聲設計 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
電容器提升系統諧振頻率
研究發現,在電源地平面間添加電容能夠有效提升平面系統的諧振頻率點,而且電容數量越多,系統諧振頻率越高,電容器的ESL越小,系統諧振頻率也越高,電容值的大小以及電容器的ESR對系統諧振頻率的影響不大。經過一些實驗,發現︰
增加電容器數量,可以提升電源平面系統諧振頻率。
採用具有較低寄生電感的電容器,也能夠提升電源平面系統諧振頻率。
電容器的串聯電阻參數對電源平面系統的諧振頻率幾乎沒有影響。
電容器佈局
高速電路設計理論告訴我們,去藕電容要放在晶片的電源地管腳附近,那么到底要放得多近呢?要使電容器充份發揮其效能,電容器的位置是首先要關注的。
一個大約的估算公式是L/12,以時鐘驅動器為例,其上升沿時間為1ns,此段時間內信號行進距離為5.5inch。要能及時供應電源,電容必須放在L/12亦即0.45inch,或1.15cm內才能完全發揮作用。超過這個距離,則效用將會按距離的3次方減弱。例如,距離成為兩倍2.3cm時,電容的作用將只剩1/8。晶片需要多大的電容去耦也有經驗公式可以計算,這裡不再贅述。
對於鉭電容的佈局我們需要特別關注一些,因為鉭電容抗浪涌能力比較差,不要直接放在開關電源模塊的輸出端。
我們目前的設計都會給器件去耦,也會對電源輸出進行濾波,但常常忽略了在單板邊緣加適當的電容進行去耦及濾波,實際上由於全反射,單板的邊緣往往具有比板中間更大的噪聲。有一個很典型的案例︰某單板經常無故被複位,經檢查複位線為了避開其他信號的干擾,特地走在了板邊而且在邊角上打了一個過孔,又經過分析在此過孔位置處電源紋波較大,進而透過這個過孔影響了複位信號,解決方案就是將過孔移到板裡面去或在過孔的位置加去耦電容﹗記著在板子邊緣加一些電容,可能會有意想不到的好處。
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