高速電路中板級PI和EMI的分析與設(shè)計.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品開發(fā)的周期越來越短，信號傳輸?shù)膯栴}也日益復(fù)雜，電源完整性(PowerIntegrity，PI)和電磁輻射(Electromagnetic Interference，EMI)分析設(shè)計成為了高速電路設(shè)計和多信號系統(tǒng)面臨的最主要問題之一。在可預(yù)見的下個十年里，這個問題將會因為更快的信號速率，更高的集成度以及更大的數(shù)據(jù)吞吐量而變得更加棘手。信號換層時的信號過孔、連接各個參考地之間的地過孔以及參考平面的不連續(xù)都有可能會在電源/地平

2、面間激勵起諧振，從而引發(fā)GHz的寬頻噪聲，連接器中差分對的不平衡引發(fā)的共模噪聲都將會耦合到電源分配網(wǎng)絡(luò)(Power Distribution Network，PDN)上，并在PDN供電路徑上傳播。這些噪聲不僅會抑制PI方面的性能，降低噪聲容限，也會成為電磁干擾的源頭。如果在產(chǎn)品設(shè)計前期沒有特別注意PI、EMI的問題，只是憑借設(shè)計者的經(jīng)驗來設(shè)計的話，在產(chǎn)品后期測試驗證的時候就會浪費很多時間，這無疑增加了產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本。所以如何能在產(chǎn)

3、品的設(shè)計初期，在印制電路板(Printed Circuit Board，PCB)板級就開始考慮PI、EMI問題是一種既能縮短產(chǎn)品周期又能節(jié)約成本的上上之選。
　　 有鑒于此，本論文從理論分析和實際設(shè)計兩方面入手，重點研究了PCB板級PI和EMI的分析方法和抑制措施。首先，在理論基礎(chǔ)部分，我們針對多層PCB中的PI問題，從麥克斯韋方程出發(fā)，通過電磁場的模式理論以及格林函數(shù)方法，推導(dǎo)出任意形狀PCB板的諧振方程，并針對矩形板擴展了原

4、有的模式理論，模擬實際工程應(yīng)用中會在電源板周圍加地過孔的做法，將加了地過孔的部分或者全部邊界等效為PEC邊界，而未加地過孔的部分仍為PMC邊界，從而給出不同邊界條件下的自阻抗和互阻抗公式。在實際設(shè)計部分：1)針對電源/地平面對之間的噪聲，我們研究了容性器件及結(jié)構(gòu)對多層PCB的PI及EMI的影響，主要包括去耦電容對降低電源地平面之間的輸入阻抗的作用、縫補電容在電源平面跨分割時的作用以及在頻率較高時使用嵌入式濾波器來降低電源地平面之間的輸入