电子系统级信号和电源完整性
系统级的信号和电源完整性有助于防止错误阅读时位
这将是相当不错的如果我们可以放心,所有电路总是收到5 V,当我们设置5 V电源/功率调节器。然而,这并不是发生在真实的设备。如果你正在与TTL / CMOS设备运行在更高的电压和噪声高利润率,你可能不会注意到任何电源完整性和信号完整性之间的联系。虽然这可能是一个常见的一个基本的电子实验室,实际设备的PCB可以揭示系统级的信号和电源完整性之间的联系。
与许多高门数/销数设备运行在先后降低供应电压(达到了1.8、1.2或1.0 V专业高速设备),这些系统的噪声利润也低。同样,这些设备的高门计数会消耗更多的电量,因为他们吸引更多的电流在操作期间。由于开关电源完整性问题,应该引起注意在一个较慢的系统噪声较高的利润率现在可以导致系统完全失败。这是由于之间的亲密联系的信号完整性问题是由电源完整性问题。让我们来看看这个链接在系统级,看看有什么可以做,以确保你的信号保持不变。
连接系统级的信号和电源完整性
电源和信号完整性与整个PCB在一些重要的方面,所有这些都可以理解,在一个典型的生产PCB布局。当一个生产是一个驱动的监管机构或VRM,驱动组件可以造成生产上的电压纹波电流卷入生产。
当这个生产上的瞬态响应传播,它使source-drain和/或gate-source电压驱动IC的波动,干扰等效RC时间常数和输出信号电平。这个瞬态响应负责以下信号完整性问题:
抖动:电源完整性问题可以创建抖动(数字信号)或相位噪声的输出信号(模拟信号)驱动器集成电路。这会影响当司机开关和驱动程序花费的时间开关。典型的抖动值100 ps / mV。由于脉动均方根抖动在数字信号的生产可以用下面的方程计算。
均方根抖动值由于生产上的电压纹波。
噪音:电源完整性问题重叠噪声的输出驱动器集成电路。当司机发出了一个信号,一个下游组件,巨大的噪音或下垂的信号可以直接驱动下游组件失败,要么因为信号电平是未定义的地区或因为它高之间的波动和定义。与边沿触发接收机组件,任何波动的前缘信号可能不正确触发下游闸门,。
这两个问题都伴随着沿着一个互连信号失真。你PCB基板和跟踪几何导致信号失真,伴随着由于寄生信号失真在芯片封装和连接器。盖茨这严重频带限制收集的信号接收器和引起的眼图系统关闭(见下文)。
振幅噪声和抖动信号驱动程序和接收器之间旅行
当一个组件开关和吸引大量瞬变电流调节器的生产,由此产生的电压纹波被所有其他组件的生产。这可能出现由于串扰(在一个明星配置)或直接由于共享生产连接(总线或多点拓扑)。这可能会导致信号完整性问题传播在整个系统中,而不仅仅是在一个开关组件。
请注意,我们已经讨论了ICs目前,但同样的问题可以产生波动信号电平和系统时钟的抖动。高度稳定的参考时钟更耐功率波动。时钟的抖动输出干扰盖茨的操作是用来控制,尤其是边沿触发组件。这说明了在你的董事会需要控制倾斜。在系统涉及精准time-to-digital测量(激光雷达是一个很好的例子),你需要锁定相关的时钟频率与ADC / time-to-digital转换器使用锁相环。
布局的选择
我们已经讨论过这些布局选择在各种语境下的其他地方在这个博客上,但我们会尝试合成重要的点在一般意义上。因为之间的联系信号完整性、电源完整性和PCB电磁干扰是不可避免的,确保权力在你的董事会需要设计合适的完整性分层盘旋飞行设计。这可以说是最重要的一点要考虑在设计董事会权力的完整性,尤其是在设备运行在低水平高针数。
我们的目标是减少生产阻抗尽可能低。如果您正在使用组件1.2 V或1供应,你的公差可以降至2%的社区,要求sub-milliOhm生产阻抗在相关的带宽。这也需要生产显著解耦。这就是为什么权力分层盘旋飞行和地面的飞机应该是相邻的,因为这将使用时提供足够的解耦与大型去耦电容。
确保地方权力和地面飞机相邻层提供足够的解耦。
你的监管呢?
系统级的信号和电源完整性的一个重要方面在PCB布局在于你选择的监管机构,特别是开关监管机构。当一个开关式稳压器大电流开关和来源,EMI它产生可能导致下游电子组件和意想不到的切换可以产生不希望的在模拟组件的输出频率。这需要足够的隔离开关式稳压器和组件之间在你的董事会。额外的过滤也可能是必要的为了防止强烈的开关噪声干扰你的组件。
低噪音,低辍学监管机构理想在系统运行在低水平,尽管你应该测量这些监管机构的输出。你应该确保他们不产生过度/辐射EMI进行开关噪声,,他们不生产创造一个特别大的涟漪。这可以用一个测试优惠券或一个评估板,和你的测量可以用一个示波器聚集和近场探头。
系统级之间的联系信号和电源完整性PCB可能不太明显,但是你可以分析您的系统和信号/电源完整性设计时使用正确的PCB设计和分析软件。快板PCB设计者和节奏的全部分析工具套件可以帮助您为您的新产品和构建稳定的董事会检查信号和权力在你的下一个数字系统完整性。
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