在你的生产管理阻抗

2020年4月22日

关键外卖:

了解生产阻抗和如何控制
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发现方法来模拟和模型生产阻抗在PSpice软件正确

这个新董事会需要精心设计的生产

生产阻抗是其中一个关键的概念在高速pcb,但许多设计师把它视为一种额外的工作。组件运行在5 V或3.3 V,通常你会没事的,如果你使用相邻的平面层和一些关键组件上的解耦/旁路电容。先进的设计与快速边缘率运行,高电流卷入生产时,您需要仔细设计生产大型瞬变抑制。

PSpice仿真工具的集合,你可以仔细地分析和优化生产阻抗谱中的目标值相关带宽为您的系统。这里是如何做到这一点在频域和时域。使用正确的模拟工具,你可以把信息直接从您的电路原理图和生产阻抗创建一个有用的模型。

什么是生产阻抗管理?

目标生产阻抗设定一个上限峰值阻抗值在整个生产。实际生产阻抗的大小将决定任何瞬态脉动波形电源总线,这将转化为抖动高速集成电路的输出信号。当一个集成电路开关,它会画一些当前的电力供应,这将作为一个传播通过生产脉冲波形。寄生在生产和任何电容器将提供一些电抗,形成生产的瞬态响应。生产阻抗管理的目标是使任何瞬态波形尽可能小。

任何瞬态脉动波形的规模生产的生产是一个函数的瞬变电流阻抗和画作为集成电路开关。由于阻抗是频率的函数,您需要确保整个阻抗曲线在整个相关信号带宽低于目标值。这两个之间的关系来自欧姆定律下面更详细地解释。

您可以了解更多关于生产管理,和权力的具体完整,直流和交流电源损失,解耦电容放置和解决电压纹波在我们提供的电子书生产:给你的董事会的生活。生产管理和仿真不仅专业而且PSpice软件的优先考虑,肯定会找到强大的解决的问题可能会困扰你的生产设计。

计算你的生产目标阻抗

目标生产阻抗设定一个上限峰值阻抗值在整个信号带宽。为组件供应电压下降随着时间的推移,所以允许电源电压纹波值。这些脉动值通常指定为一个百分比,你需要这涟漪比例转换为一个阻抗目标。这可以用下面的方程计算:

生产目标阻抗方程

注意,在上面的方程中,涟漪百分比数表示为一个峰,而不是作为一个脉动振幅。这是因为涟漪不是纯正弦,所以它没有多大意义写脉动的振幅。上面的方程使用脉动振幅的一个版本(假设一个正弦脉动波形),和50%的因素是放置在分母。请注意,目标阻抗值计算与方程是相等的。

作为一个例子,假设我们使用一个组件允许2%和3.3 V电源电压纹波(峰)。如果最大峰值电流集成电路可以画在切换是0.5,则132莫姆目标阻抗。注意,这是一个大小;生产可以有电阻和电抗组件,将共同确定任何脉动波形的大小。

当你正工作在一个情况下多个设备同时生产的转换,您需要考虑的总电流可以在任何给定的时刻。自总电流随时将比当前由一个单独的集成电路,这促使目标生产阻抗较低水平。

生产要素检查电路仿真

电路仿真是第一个开始检查和管理生产阻抗。当阻抗随频率,你的目标在管理生产阻抗计算阻抗频谱从直流到一个很高的频率。生产阻抗应包括相关组件的信号带宽。这需要在电路模拟考虑以下几点:

电容器self-resonances:你的解耦/旁路电容有任何组件self-resonance频率由于其等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)。你可以得到你想要的典型值电容通过观察数据。你的数据通常会向您展示self-resonance频率。
Interplane电容:你的板分层盘旋飞行将决定之间的电容生产电力和地面的飞机。这是一种寄生效应,尽管它是必要的,以确保在高速PCB生产足够的解耦。利用自然电容分层盘旋飞行,你可以减少依赖离散解耦/旁路电容。典型值是~ 0.5 pF /平方。毫米为标准厚度6-layer PCB。

明白有些事情是很重要的一个电路模拟不会告诉你。而寄生在电容器(ESR和ESL)应该包括在内,你不能占interplane直接寄生电容等。相反,您需要考虑任何寄生等效电路元素在你的示意图。这需要评估飞机电容,电感,电感和飞机循环。

生产结构和寄生阻抗。(图片来源]

建立一个生产阻抗在PSpice电路仿真模型

让我们来看一个例子用两个电容器生产。如下所示的表占所有相关的阻抗元素在这个例子中生产。原理图包含两个电容器(假定SMD)填铜10厘米,5厘米6-layer板与1盎司/平方。英尺铜的重量。注意,铜的重量决定了R值在平面部分,而平面面积和厚度决定了interplane电容。

平面电感可以近似为0.5 nH使用飞机横截面,和两个通过形成的电感输出设置为1 nH每个。ESR和ESL的电容值可以确定数据表。

	R	C	l
C1	0.75欧姆	100年nF	10 nH
C2	2.9欧姆	22 nF	15 nH
飞机	0.5莫姆	2.5 nF	2.5 nH
痕迹(L1和L2)	0.5莫姆	N /一个	5 nH

虽然你可以检查波纹直接在时域波形,一个更好的方法来确定生产阻抗是使用频率扫描。在这里,我们想使用建模应用程序工具捕获独联体将模拟元素示意图。请注意,您可以使用的部分PSpice模型库在这些模拟如果你想使用特定的组件。下面的窗口显示一个正弦源被定义在捕捉CIS。

定义一个正弦源在捕获CIS

两个电容器的等效串联LC电路和飞机可以定义中使用电容器条目PSpice软件建模应用程序面板。从这里,您可以输入您的真正的电容,ESL和ESR值C1和C2。您还可以输入温度系数和压敏电容系数(二阶)。的示意图,将被用来确定生产阻抗如下所示。

生产模型的示意图

运行频率扫描,创建一个新的模拟配置文件和定义你的扫描参数。在这里,您可以设置频率扫描范围,您是否想要使用对数或线性范围。一旦运行仿真,PSpice软件A / D将自动打开,你会看到一个空白的图。你现在可以开始向图表添加痕迹。在这里,我们要计算的等效阻抗整个生产整个信号带宽。1纳秒信号,膝盖350 MHz的频率可以作为乐队边缘。阻抗谱的带宽如下所示。