設(shè)計(jì)PCB以獲得最佳電源完整性

在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，尤其是在涉及多種信號(hào)類(lèi)型和電源方案的情況下，您將面臨為電路板找到正確的電源完整性解決方案的難題。盡管功率是電信號(hào)的屬性，但不要將功率完整性與信號(hào)完整性。但是，兩者對(duì)于您的電路板的操作都很重要，因此它們的優(yōu)化應(yīng)該包含在設(shè)計(jì)目標(biāo)中。但是在討論優(yōu)化電源完整性的方法之前，讓我們首先探討一下它對(duì)設(shè)計(jì)的影響。

什么是PCB電源完整性？

功率完整性可以定義為確保電氣系統(tǒng)及其所有元件具有所需功率的保證，以使操作可以充分發(fā)生或按預(yù)期進(jìn)行。為了進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，這不僅需要向有源組件提供足夠的功率，而且還需要保持功率水平并使電路板處理的所有信號(hào)的損耗最小化。從以前的角度來(lái)看，您的PCB可以看作是帶有配電網(wǎng)絡(luò)（PDN）的封閉式電氣系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)電源完整性，必須為所有組件或模塊提供操作所需水平的電源，這不僅僅是確保電壓等于或高于可接受水平。

在操作過(guò)程中，必須包括后面的觀點(diǎn)，因?yàn)橐胼斎牒洼敵鲂盘?hào)會(huì)使情況變得更加復(fù)雜。數(shù)字電路取決于您的組件區(qū)分高電平和低電平（通常分別接近5V和0V）和信號(hào)持續(xù)時(shí)間的能力。后者意味著還必須正確識(shí)別過(guò)渡時(shí)間或上升和下降時(shí)間。另外，模擬信號(hào)具有固有的頻率分量，該固有頻率分量與幅度一起定義了信號(hào)的質(zhì)量，必須予以保持。對(duì)于取決于頻率的信號(hào)，主要問(wèn)題包括外部干擾或噪聲以及沿傳輸路徑的移位，這可能會(huì)導(dǎo)致失真。

如今，PCB通常很小，而且組件密集。組件之間的這種緊密聯(lián)系，尤其是信號(hào)走線和電源路徑之間的緊密聯(lián)系，可能會(huì)成為電磁干擾（EMI）或信號(hào)噪聲的來(lái)源，并影響功率信號(hào)的穩(wěn)定性。在大多數(shù)情況下，您的電路板由一個(gè)或多個(gè)大功率組件組成，這些組件需要進(jìn)行功耗以防止對(duì)其他電路板元件造成不利影響。要對(duì)電源完整性進(jìn)行最佳管理，就需要將這些較高頻率的RF信號(hào)與PDN隔離開(kāi)。電路板的電源完整性在很大程度上取決于您對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用以及其制造的選擇，以減輕這些潛在的問(wèn)題并提高電源和信號(hào)的完整性。

最佳PCB電源完整性設(shè)計(jì)

在PCB上管理電源完整性可以看作是在設(shè)計(jì)您的電路板時(shí)，以使電源輸出變化最小化，走線和PDN之間的干擾最小化，并充分管理功率損耗和耗散。通過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用以下技巧，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

電源完整性設(shè)計(jì)技巧1：充分利用電容和濾波器

電容可以多種方式用于改善電源完整性。首先，應(yīng)選擇PCB疊層材料來(lái)管理整個(gè)頻率范圍內(nèi)的板電容。大容量電容器也可以用來(lái)減輕由于走線電感引起的電壓降。另外，可以在相鄰信號(hào)路徑之間放置去耦電容器，以最大程度地減少干擾。還應(yīng)使用由電容器，電感器和電阻器組成的濾波器來(lái)消除諧波，并迅速抑制開(kāi)關(guān)電路的頻率變化。

電源完整性設(shè)計(jì)技巧2：利用走線參數(shù)控制路徑阻抗

控制電源走線的阻抗至關(guān)重要?？刂谱杩沟淖罴逊椒ㄊ强刂?/span>PCB走線寬度和銅厚。

電源完整性設(shè)計(jì)技巧3：為數(shù)字和模擬信號(hào)使用單獨(dú)的接地

正如組件和走線應(yīng)根據(jù)信號(hào)類(lèi)型隔離一樣，接地也應(yīng)隔離。這可能要求您PCB堆疊 包括多個(gè)接地平面。

電源完整性設(shè)計(jì)技巧4：在電源輸入上使用穩(wěn)壓器

您的PDN容易受到電源波動(dòng)的影響。您應(yīng)該利用電壓或電流調(diào)節(jié)器來(lái)最大程度地減小這些變化的紋波影響并穩(wěn)定電路板組件的電源。

電源完整性設(shè)計(jì)技巧5：選擇有助于控制阻抗的材料

影響電源完整性的主要決定之一是電路板阻抗，它由您決定。 材料選擇。

通過(guò)遵循上面列出的提示，您將能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)的電源完整性。

電源完整性是一個(gè)重要問(wèn)題，應(yīng)作為您PCB設(shè)計(jì)的一部分加以解決。