Problema de señal de potencia en el diseño de placa pcb
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2019-03-08 16:28:33
Integridad de la señal de potencia en el diseño de la placa pcb
En el medidor de placa PCB, generalmente nos preocupa la calidad de la señal, pero a veces nos limitamos a investigar líneas de señal, fuentes de alimentación e ideales, aunque esto puede simplificar el problema, pero en el diseño de alta velocidad, la simplificación es Ya no es factible. Aunque el resultado directo del diseño del circuito se refleja en la integridad de la señal, no podemos ignorar el diseño de integridad de la alimentación. Debido a que la integridad de la fuente de alimentación afecta directamente a la integridad de la señal de la PCB final. La integridad de la fuente de alimentación y la integridad de la señal están estrechamente relacionadas. En muchos casos, la principal causa de la distorsión de la señal es el sistema de alimentación. Por ejemplo, el ruido de rebote a tierra es demasiado grande, el diseño del condensador de desacoplamiento no es adecuado, el circuito tiene una gran influencia, la división de los múltiples planos de potencia / tierra no es buena, el diseño de la capa no es razonable y la corriente no es uniforme
1) Condensador de desacoplamiento
Todos sabemos que agregar alguna capacitancia entre la fuente de alimentación y la tierra puede reducir el ruido del sistema, pero ¿a cuánta capacitancia aumenta? ¿Cuál es la capacidad inherente de cada capacitor? ¿Es mejor la posición de cada capacitor? No lo consideramos en serio, pero se basa en la experiencia del diseñador y, a veces, en una habilidad aún menor. En el diseño de alta velocidad, debemos considerar los parámetros de capacitancia parásitos, calcular cuantitativamente el número de condensadores de desacoplamiento y el valor de capacidad de cada condensador y la posición específica de la ubicación para garantizar el rango de control de impedancia del sistema. Un principio básico es el condensador de desacoplamiento. Necesidad, uno no puede ser menos, sobrecapacidad, no me gusta.
2) rebote
Cuando el borde de un dispositivo de alta velocidad está por debajo de 0,5 ns, la tasa de intercambio de datos del bus de datos de gran capacidad es tan rápida que cuando está en la capa de suministro de energía, es suficiente para afectar la ondulación de la señal, que Puede causar problemas de energía inestables. Cuando cambia la corriente, la tasa de cambio de la corriente aumenta, y la tensión de la tierra aumenta con la tensión del circuito. En este punto, el plano de tierra (suelo) no es un nivel cero ideal y la fuente de alimentación no es DC ideal. A medida que aumentan las puertas de los interruptores, el rebote del suelo se vuelve más severo. Para un bus de 128 bits, puede haber 50_100 líneas de E / S que se enciendan en el mismo reloj. En este punto, la potencia del controlador de E / S y la inductancia del circuito de tierra deben ser lo más bajas posible. De lo contrario, el cepillo de voltaje aparecerá en el mismo terreno. Los reflejos de tierra se pueden ver en todas partes, como chips, paquetes, conectores o placas, que pueden rebotar, causando problemas de integridad del sistema de energía.
Desde un punto de vista técnico, el aumento en el equipo solo disminuirá, y el ancho del autobús solo aumentará. La única forma de mantener un rebote aceptable es reducir la fuente de alimentación y distribuir la inductancia. Para el chip, significa pasar a un chip de matriz, colocando tanta potencia como sea posible, lo más corto posible para reducir la inductancia. Para la encapsulación, significa que las capas en movimiento están encapsuladas, lo que hace que el plano de masa de la energía se acerque más, como en el paquete BGA. Para los conectores, significa usar más pies o rediseñar los conectores para tener niveles internos de potencia y tierra, como las líneas de enlace basadas en enlaces. Para una placa, significa colocar las fuentes de alimentación adyacentes lo más cerca posible del plano de tierra. Cuando la inductancia es proporcional a la longitud, la conexión entre la fuente de alimentación y la tierra se minimizará.
Cuando el borde de un dispositivo de alta velocidad está por debajo de 0,5 ns, la tasa de intercambio de datos del bus de datos de gran capacidad es tan rápida que cuando está en la capa de suministro de energía, es suficiente para afectar la ondulación de la señal, que Puede causar problemas de energía inestables. Cuando cambia la corriente, la tasa de cambio de la corriente aumenta, y la tensión de la tierra aumenta con la tensión del circuito. En este punto, el plano de tierra (suelo) no es un nivel cero ideal y la fuente de alimentación no es DC ideal. A medida que aumentan las puertas de los interruptores, el rebote del suelo se vuelve más severo. Para un bus de 128 bits, puede haber 50_100 líneas de E / S que se enciendan en el mismo reloj. En este punto, la potencia del controlador de E / S y la inductancia del circuito de tierra deben ser lo más bajas posible. De lo contrario, el cepillo de voltaje aparecerá en el mismo terreno. Los reflejos de tierra se pueden ver en todas partes, como chips, paquetes, conectores o placas, que pueden rebotar, causando problemas de integridad del sistema de energía.
Desde un punto de vista técnico, el aumento en el equipo solo disminuirá, y el ancho del autobús solo aumentará. La única forma de mantener un rebote aceptable es reducir la fuente de alimentación y distribuir la inductancia. Para el chip, significa pasar a un chip de matriz, colocando tanta potencia como sea posible, lo más corto posible para reducir la inductancia. Para la encapsulación, significa que las capas en movimiento están encapsuladas, lo que hace que el plano de masa de la energía se acerque más, como en el paquete BGA. Para los conectores, significa usar más pies o rediseñar los conectores para tener niveles internos de potencia y tierra, como las líneas de enlace basadas en enlaces. Para una placa, significa colocar las fuentes de alimentación adyacentes lo más cerca posible del plano de tierra. Cuando la inductancia es proporcional a la longitud, la conexión entre la fuente de alimentación y la tierra se minimizará.
3) Sistema de distribución de energía.
Resumen El diseño de integridad de potencia es un tema muy complejo, pero la clave para el diseño es cómo controlar la impedancia entre el sistema de potencia (potencia y el plano de tierra). En teoría, cuanto menor sea la impedancia del sistema de alimentación, menor será la impedancia, menor será la amplitud del ruido y menor será la pérdida de voltaje. En el diseño real, podemos usar el voltaje máximo y el rango de potencia para determinar si queremos alcanzar el objetivo de impedancia, y luego ajustar los factores relevantes para que la impedancia objetivo de cada parte del sistema de suministro de energía del circuito (depende de la frecuencia) Cerrar
Resumen El diseño de integridad de potencia es un tema muy complejo, pero la clave para el diseño es cómo controlar la impedancia entre el sistema de potencia (potencia y el plano de tierra). En teoría, cuanto menor sea la impedancia del sistema de alimentación, menor será la impedancia, menor será la amplitud del ruido y menor será la pérdida de voltaje. En el diseño real, podemos usar el voltaje máximo y el rango de potencia para determinar si queremos alcanzar el objetivo de impedancia, y luego ajustar los factores relevantes para que la impedancia objetivo de cada parte del sistema de suministro de energía del circuito (depende de la frecuencia) Cerrar
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