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如何抑制電源噪聲?高速數字電路封裝電源完整性分析


時間:2018-01-30 作者:
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圖9 封裝上電容的放置位置



圖10 電容數量對|S21|的影響


從測量結果可知,加4和8顆時,在0~200Mhz,能有效壓低|S21|,但在400Mhz附近產生新的共振點,而把之后的共振點往高頻移動。當加入12~52顆后,同樣壓低低頻|S21|,且把400Mhz附近的共振點大大消減,高頻共振點向高頻移動,且振幅大為縮減。

隨著電容數量增加,對噪聲的抑制更好,從4~8顆的300Mhz,提升到1.2Ghz(52顆),所以增加電容數量,有助于對提高電源的噪聲抑制能力。

去耦電容容值的影響

在Pkg和PCB的組合結構上,放置不同容值的電容,模擬結果如圖11。
對加入100nF和100pF做比較,0~300Mhz間,100n大電容有較好的抑制效果;500~800Mhz,100p小電容有較好的效果;而加100n電容,會跟整個系統結構在400Mz產生共振;當使用100n+100p,200~600Mhz,比單純使用100n和100p差,而更低頻或更高頻也沒有單一容值好;當使用100n+1n+100p三種容值時,產生了更多共振點,在電子系統中要特別小心,如果電路產生的噪聲剛好在共振頻率點,則噪聲被放大,對信號產生影響或輻射。

所以對電容容值的選擇,應根據要抑制的頻段來決定,頻段決定后根據電容的共振點選擇電容,越低的電容ESL和ESR越好。


圖11 混合不同容值電容的模擬結果

板層厚度的影響

首先,固定PCB電源與地平面之間的距離為0.7mm,改變Pkg電源層厚度依次為1.6mm、0.8mm、0.4mm、0.15mm,結果如圖12所示;當Pkg電源層厚度越來越高,第一個零點向低頻移動;從前面結論知道,2Ghz前的噪聲來自PCB,從結果來看PCB耦合上來的噪聲也變大了,而2Ghz以后主要受封裝影響,可以看到|S21|也隨厚度而變大,所以Pkg電源平面的厚度對S參數影響是很大的。


關鍵詞:高速數字電路 噪聲干擾 電源噪聲    瀏覽量:2753

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