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1、高速PCB的電源完整性分析-----------------------Page1-----------------------《現(xiàn)代電子技術(shù)》2009年第24期總第311期 電源技術(shù)高速PCB的電源完整性分析申 偉,唐萬明,王 楊(重慶大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 重慶 400030)摘 要:隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,高速信號的上升沿越來越快,電源完整性已經(jīng)成為高速互連系統(tǒng)設(shè)計中不可忽略()的問題。借助Cadence公司SQPI仿真軟件,對高速PCB進(jìn)行電源完整性分析,可以指導(dǎo)并優(yōu)化電源分配系統(tǒng)PDS設(shè)計,從而在設(shè)計階段解決電源完整性問題。根據(jù)電
2、源完整性問題的形成機(jī)理、影響因素,闡述了高速PCB電源完整性解決辦法。對電源分配系統(tǒng)設(shè)計具有指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞:電源完整性;電源分配系統(tǒng);同步開關(guān)噪聲;退耦電容()中圖分類號:TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004373X20092421306AnalysisofPowerIntegrityforHighspeedPCBSHENWei,TANGWanming,WANGYang(CollegeofComputerScience,ChongqingUniversity,Chongqing,400030,China)Ab
3、stract:Withthedevelopmentofmicro-electronicstechnology,theriseedgeofhighspeedsignalismorefast.Powerintegrityhasbecomeanproblemwhichcannotbeneglectedindesignofhighspeedinterconnectionsystem.Itcanguideandopti()mizethedesignofPowerDistributionSystemPDSbyusingSQPIsimulation
4、softwareofCadenceCompany,andanalysepowerintegrityonhighspeedPCB.Anditcangivesolutionforpowerintegrityinthedesignphase.Basedontheprincipleandinfluencefactorsofpowerintegration,thesolutionforhighspeedPCBpowerintegrationisstudied.ThisisvaluabletoguidethePDSdesign.Keywords:
5、powerintegrity;porverdistributionsystem;SSN;bypasscapacitor() 隨著時鐘和數(shù)據(jù)信號頻率的增高和高速互連設(shè)計地不一致的現(xiàn)象稱為地反彈GroundBounce;由于密度的增大,良好的電源分配成為了PCB設(shè)計的一個SSN造成芯片電源和系統(tǒng)電源不一致的現(xiàn)象稱為電源主要挑戰(zhàn)。當(dāng)大量開關(guān)同時快速切換狀態(tài)時,會在電源()反彈PowerBounce,所以SSN包括地反彈噪聲和電分配系統(tǒng)上產(chǎn)生紋波噪聲。這個噪聲會對周圍的高速源反彈噪聲。設(shè)備造成干擾,有可能引發(fā)芯片的誤動作,如果沒有足夠穩(wěn)定的
6、電源支持,高速元件的行為將是不可預(yù)測的。于是電源完整性的研究分析也應(yīng)運而生,電源完整性分析主要討論和解決電源供給的穩(wěn)定性問題。1 電壓波動的危害圖1 電源分配系統(tǒng)()()對于理想的電源分配系統(tǒng)PDS見圖1,傳輸路在圖2(a)中,驅(qū)動端發(fā)送的低電平受到地彈噪聲徑阻抗為零,在電源平面上任何一點的電位都是保持恒的影響,在低電平上會出現(xiàn)相位與地彈噪聲相同的噪聲定并等于系統(tǒng)供給電壓,而實際的電源分配系統(tǒng)由于各波形;在圖2(b)中,驅(qū)動端發(fā)送的開關(guān)信號受到地彈噪種噪聲干擾的存在,電源分配系統(tǒng)上的電位會有波動,聲的影響,導(dǎo)致開關(guān)信號下降沿變緩。有時
7、甚至很嚴(yán)重,影響系統(tǒng)的正常工作。電源不穩(wěn)定的主要表現(xiàn)形式就是同步開關(guān)噪聲(SSN),是指高速開關(guān)器件狀態(tài)切換時產(chǎn)生的瞬態(tài)交變電流在經(jīng)過回流路徑上存在的電感時,形成的交流壓Δ降,所以也稱為i噪聲。由于SSN造成芯片地和系統(tǒng)收稿日期:20090516圖2 地彈噪聲對驅(qū)動端信號的影響213?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net-----------------------Page2-------
8、----------------電能質(zhì)量申 偉等:高速PCB的電源完整性分析在圖3(a)中,由于參考地上的地彈噪聲,使得接收打開。A是帶頻率補(bǔ)償?shù)姆糯笃?使用參考電壓來監(jiān)到低電平信號上出現(xiàn)相位與地彈噪聲相反的噪聲波形;測
