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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(wàn)明,王 楊(重慶大學(xué)計(jì)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(hào)的上升沿越來(lái)越快,電源完整性已經(jīng)成為高速互連系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽略()的問(wèn)題。借助Cadence公司SQPI仿真軟件,對(duì)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(jì),從而在設(shè)計(jì)
2、階段解決電源完整性問(wèn)題。根據(jù)電源完整性問(wèn)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(duì)電源分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(kāi)關(guān)噪聲;退耦電容()中圖分類(lèi)號(hào):TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004373X20092421306AnalysisofPowerIntegrityforHighspeedPCBSHENWei,TANGWanming,WANGYang(CollegeofComputerScience,ChongqingUniver
3、sity,Chongqing,400030,China)Abstract:Withthedevelopmentofmicro-electronicstechnology,theriseedgeofhighspeedsignalismorefast.Powerintegrityhasbecomeanproblemwhichcannotbeneglectedindesignofhighspeedinterconnectionsystem.Itcanguideandopti()mizethedesignofPo
4、werDistributionSystemPDSbyusingSQPIsimulationsoftwareofCadenceCompany,andanalysepowerintegrityonhighspeedPCB.Anditcangivesolutionforpowerintegrityinthedesignphase.Basedontheprincipleandinfluencefactorsofpowerintegration,thesolutionforhighspeedPCBpowerinte
5、grationisstudied.ThisisvaluabletoguidethePDSdesign.Keywords:powerintegrity;porverdistributionsystem;SSN;bypasscapacitor() 隨著時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)頻率的增高和高速互連設(shè)計(jì)地不一致的現(xiàn)象稱(chēng)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(jì)的一個(gè)SSN造成芯片電源和系統(tǒng)電源不一致的現(xiàn)象稱(chēng)為電源主要挑戰(zhàn)。當(dāng)大量開(kāi)關(guān)同時(shí)快速切換狀態(tài)時(shí),會(huì)在電源()反彈PowerBou
6、nce,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(gè)噪聲會(huì)對(duì)周?chē)母咚僭捶磸椩肼暋ＴO(shè)備造成干擾,有可能引發(fā)芯片的誤動(dòng)作,如果沒(méi)有足夠穩(wěn)定的電源支持,高速元件的行為將是不可預(yù)測(cè)的。于是電源完整性的研究分析也應(yīng)運(yùn)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(wèn)題。1 電壓波動(dòng)的危害圖1 電源分配系統(tǒng)()()對(duì)于理想的電源分配系統(tǒng)PDS見(jiàn)圖1,傳輸路在圖2(a)中,驅(qū)動(dòng)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(diǎn)的電位都是保持恒的影響,在低電平上會(huì)出現(xiàn)相位與地彈噪聲相同的噪聲定并等
7、于系統(tǒng)供給電壓,而實(shí)際的電源分配系統(tǒng)由于各波形;在圖2(b)中,驅(qū)動(dòng)端發(fā)送的開(kāi)關(guān)信號(hào)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(huì)有波動(dòng),聲的影響,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)信號(hào)下降沿變緩。有時(shí)甚至很?chē)?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(kāi)關(guān)噪聲(SSN),是指高速開(kāi)關(guān)器件狀態(tài)切換時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)交變電流在經(jīng)過(guò)回流路徑上存在的電感時(shí),形成的交流壓Δ降,所以也稱(chēng)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(duì)驅(qū)動(dòng)端信號(hào)的影響213?1994-2010ChinaAcademic
8、JournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net-----------------------Page2-----------------------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(kāi)。A是帶頻率補(bǔ)償?shù)姆糯笃?使用參考電壓來(lái)監(jiān)到低電平信號(hào)上出現(xiàn)相位與地彈噪聲相反的噪聲波形;測(cè)
