高速电路PCB的电源地噪声设计.pdf

高速电路高速电路PCBPCB的的电源地噪声设计电源地噪声设计电源、地平面的作用电源、地平面的作用为电路板上各部分电路提供低噪声的电源提供电位的参考点为所有产生或接收信号提供低阻抗回路降低串扰什么是电源地噪声什么是电源地噪声？？为什么会产生电源地噪声为什么会产生电源地噪声？？根本原因：电源阻抗不为0而PCB板上合理的电源系统设计可以有效地降低系统噪声电源系统的阻抗电源系统的阻抗理想电源的阻抗为理想电源的阻抗为0000阻抗保证了阻抗保证了源端电压与负载端电压一致源端电压与负载端电压一致因为因为负载端的阻抗相对于源端的负载端的阻抗相对于源端的00阻抗阻抗为无穷大所有的噪声都将被这个为无穷大所有的噪声都将被这个理想的电源所吸收理想的电源所吸收但是实际电源并不是但是实际电源并不是00阻抗阻抗电源的阻抗电源的阻抗理想电源实际电源平面电源的阻抗最低平面电源的阻抗最低！？！？我们无一例外地使用电源地平面作为高速电路板的电源分配系统因为通常平面层具有比总线式的电源更低的阻抗。是不是任何情况都是这样呢？高速电路的电源地平面高速电路的电源地平面高速电路的电源地平面构成了一个谐振腔在其谐振频率上将表现出很高的阻抗。如果信号工作频率或者其高次谐波正好在这个谐振频率上那么整个系统就是一个巨大的干扰辐射源平面谐振腔的谐振频率平面谐振腔的谐振频率平面谐振腔的谐振频率有一个计算公式其中a为正方形金属平面的边长平面谐振腔的谐振频率点平面谐振腔的谐振频率点我们常用的单板其第一个谐振频率点约在200M—400M一个6cmX6cm的单板其第一个谐振频率点约在800M左右什么情况下产生电源噪声什么情况下产生电源噪声？？纹波与开关电源高频干扰噪声数字电路高速总线瞬态变换噪声过冲、振铃及串扰器件辐射发射噪声电源地反弹大功率模拟电路如功放、大电流继电器开关电源噪声指标开关电源噪声指标AVH75半砖系列电源模块典型指标电源噪声干扰信号电源噪声干扰信号开关电源与线性电源开关电源与线性电源开关电源由于其工作特性使其具有较高的效率同时纹波较大也带来高频干扰所以在要求比较高的场合使用开关电源会给输出加LC滤波。线性电源纹波小干扰小但它本身也会消耗相当的功率特别是输入输出压差比较大时一般线性电源只需要电容滤波就可以了电源分配网络作为信号回路电源分配网络作为信号回路电源系统的一个作用是为所有产生或接收信号提供低阻抗回路考虑这方面的设计可以消除很多高速噪声的问题信号回路的特性信号回路的特性信号开关时能量的产生是高速电路中产生噪声的根源。任一信号的开关都产生一个交流电流而电流需要一个回路信号回流路径信号回流路径这里VCC与GND对交流来说是等效的都可以作为信号回路回流产生电流环回流产生电流环信号线与信号回路构成了一个电流环路这个电流环路可以看作一个线圈具有一定的电感量。这可能恶化信号的振铃、串扰、辐射。环路的电感量和它所引起的问题会随着环路包围的面积的增大而增大。所以最小环路面积将最小化由于电流环路而引起的振铃、串扰、辐射等问题。高速信号的回流路径高速信号的回流路径高速信号的回流将选择阻抗最小的回流路径主要是电感最小的路径。对于有完整的电源参考平面的信号来说阻抗最小的路径就是沿其信号线在参考平面层的投影回路。如果在回路中有分割的情况那么必然会引起较大的电流环路面积导致较大的干扰开槽导致更大的回流路径开槽导致更大的回流路径高速电路高速电路PCBPCB电源地噪声设计电源地噪声设计低噪声电源地的设计低噪声电源地的设计如何降低电源噪声如何降低电源噪声对于我们常见的单板来说降低电源噪声的两个根本点：降低电源阻抗