电源完整性基础的PCB布局

关键的外卖

• 电源完整性在电路板设计的重要性。

• 电源完整性的基本原理。

• PCB设计技巧,避免电源完整性问题。

我想在电路板的权力的一个巨大的湖,平静的水大量供应PCB的需要。你可以航行小船在湖了,世界上没有一个小心湖是如此平静和邀请。多年来,PCB布局工程师接近权力和地面这种思维只要董事会VCC和地面飞机,可用的权力无限供应的考虑仅仅下降通过它。然而,与今天的高速设计,事实是截然不同的。

而不是平静,风景如画的湖泊,在电路板可以供应的噩梦满是涟漪和海浪威胁沼泽一条小船。高速电路所需的组件的电力需求,创造高峰,威胁到其他部分的运行平稳。电路板的最佳性能,必须管理这些水域的完整性,甚至董事会有一个权力和持续供应的所有需求。这里有一些电源完整性基础可以帮助你平静的风暴功率输出网络在你的设计。

电路板由于有缺陷的电源完整性问题

,电路板组件简单,很多只有一个电源和一个地面销。这些设备很容易处理,尤其是通孔版本,轻松地连接到VCC和地面的飞机董事会。甚至他们的旁路电容是简单的地点和路线,作为他们依偎在正确的位置很容易被路由到销14的IC。此外,这些部分没有对小波动敏感的动力输送网络,和他们的信号速度不够快的问题。但是,使用的组件高速设计今天,这些都发生了巨大的变化。

功率输出网络(生产)的电路板必须小心地管理提供清洁能源在PCB它的所有组件。董事会还没有设计好电源完整性可以表现出很多问题,如力量涟漪创建相声高速电路的板。我们将进一步在不同类型的电路板坏电源完整性可以创建问题,但首先,让我们来看看这些问题的结果:

• 生产中过量的噪音会影响组件所需的电压水平,如果他们降到可接受的水平,相关的电路故障。
• 即使公差内的电压要求的部分,生产上的噪音可能出现串扰信号,导致这些信号被误解。
• 生产噪声有可能通过飞机和辐射EMI电源交付网络的连接。
• 以上所有可以创建一个在测试和调试期间设计师头疼的大问题。

显然,良好的电源完整性的PCB设计是至关重要的成功设计,所以,让我们来探讨一些电源完整性基本面。

这些组件布局促进短和直接路由,这有助于与权力的完整性

著名的电源完整性基础

好的电源完整性电路板意味着其功率输出网络旨在提供稳定的电压参考和分配权力的所有组件在可接受的噪音和容忍的水平。生产已经能够均匀地分配权力在整个系统的电源相关的路由和通过,通过飞机和电容器,最后成单独的设备。每个设备在黑板上需要严格控制和一致的电压提供给一致和稳定运行。其中一些设备,如大型引线数处理器,需要几个不同的电压和电流安培值高于其他地区。这些组件的要求必须由生产管理或影响其他组件在黑板上。下面是一些具体的电源完整性问题设计师设计生产时需要考虑。

地面反弹

在高速切换率增加的设计,低的信号可能不返回所有的方式回到地面的引用。这地面反弹也被称为同步开关噪声或SSN。低的状态信号向上飘,它最终可能会被误解为一个高状态,导致错误的数据传输。

力量涟漪

smp的切换(开关电源)可以通过设计使力量涟漪散开。这些波动可能产生串扰,压倒性的和附近的操作电路中断。

电磁干扰

smp的切换开关状态之间可以创建EMI设计如果不正确。EMI不仅会影响电路的运行平稳,但它也可以外部电子干扰。EMI也密切相关,董事会的权力和地面的飞机是如何配置的。不仅这些飞机进行电力生产和地面,但他们也作为一个有效的抵御EMI。飞机是如何配置必须考虑屏蔽。

信号返回路径

虽然明确信号返回路径的一部分创建好的信号完整性,参考平面是董事会的部分生产系统设计时,必须考虑电源完整性。高密度地区将有许多通过信号和连接电源和地面,但这些通过可以阻止清楚参考平面上的返回路径。此外,一些电力需求可能导致设计师把一个平面,如下图中。然而,这些分歧可能会影响高速signals-creating更加的明确的返回路径电磁干扰和必须认真设计。

既然我们已经看到了一些基本的电源完整性问题,让我们看看PCB布局的最佳实践和电源完整性基本面,这将有助于阻止他们。

PCB分飞机

PCB布局的技巧好权力的完整性

布局PCB设计时,这里有一些领域密切注意为了避免一些电源完整性问题我们已经讨论。

板层分层盘旋飞行配置

董事会密切相关的生产层的配置板分层盘旋飞行。地面层必须巧妙的为敏感信号提供微带和带状线层配置路由。这些层将提供所需的明确信号返回路径,以及提供EMI屏蔽。同样重要的是要把平面层,以确保所有的权力交付给每个部分。这可能需要把权力层不同的电压。通过开发一个平面布置图的设计,你将有一个更好的主意的不同的功能分区,并相应地配置您的生产。

组件的位置

参考电压在你必须小心地管理生产,确保组件获得他们所需要的力量。这将防止地面反弹造成的错误引发敏感信号。这样做意味着增加多个旁路电容稳定从处理器和其他部分的要求生产,消耗大量的电力。你需要把这些电容器尽可能别针与力量。将部分接近这样的同侧板为电力供应也很重要,在短和直接路由是必要的。,记得要保持模拟信号、数字信号和电源部分电路互相隔离,以防止电源噪声干扰模拟和数字信号。

跟踪路由

当路由从权力针旁路电容,保持尽可能短的痕迹。当路由电源,保持这些痕迹短,宽,直接使用45度或圆角。更广泛的痕迹是必要的权力网电流和温度的增加,,同时,将降低电感的线,防止串扰。较短的路由的生产也会减少潜在的这些痕迹像天线和创建额外的噪音。记得要让数字和模拟路由远离电源领域,保护他们免受噪音。

飞机

最好使用固体平面为基础而不是路由与痕迹。这将有助于与热管理和权力的完整性,但它也将帮助解决信号完整性通过提供明确的信号返回路径敏感的高速传输线路。不过,记住,不要阻止明确信号路径与图样,分裂,或大量的通过。当您创建一个地平面,确保其轮廓包含所有的组件来帮助EMI屏蔽。最重要的是,记得要仔细计划平面分割确保权力是均匀地分布到所有部分。

有很多功能的PCB设计工具,可以帮助创造良好的电源完整性设计,我们将看看如何最好地利用这些特性。

约束管理器中使用抑扬顿挫的快板PCB编辑器

更好的电源完整性通过PCB设计工具

今天,PCB设计工具通常有许多特性和功能,这将有助于与权力完整性原理在你的设计。例如,节奏提供了许多不同的工具和资源来开发板的生产和创造良好的完整性。IR分析出现在下降这个视频就是一个例子。的快板PCB编辑器有很多功能构建到它帮助。

在上面的图片中,你可以看到一个例子,约束管理器内置在节奏的工具。spreadsheet-style接口,约束管理器允许您指定组件类,网络类宽度、间距规则和跟踪。通过设置所需的特定的值功率组件和网,您可以控制间距和跟踪部分宽度时工作,以后不用改造它们。此外,快板有多个跟踪路由和铜倒功能,允许您精确地将根据你的设计生产的需要。

更多信息创建一个为你的设计生产,看看这个电子书。

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