關(guān)于傳輸線的阻抗控制,很多老司機(jī)其實都已經(jīng)玩的比較溜了。下面來欣賞一下。
他們的阻抗設(shè)計:
他們實測的阻抗:
高速板玩的就是阻抗,誰的阻抗玩的好,誰的高速板就玩的溜。什么傳輸線的阻抗,射頻阻抗,過孔的阻抗,阻容器件的阻抗,高速連接器的阻抗......來,接著看。
傳輸線的阻抗控制
射頻信號的阻抗控制
過孔的阻抗控制
阻容器件的阻抗控制
高速連接器的阻抗控制
那電源的阻抗你有沒有聽說過?電源要不要控制阻抗?答案是肯定的。下圖是一個簡易的電源系統(tǒng)。
從AB兩點向左看過去,穩(wěn)壓電源以及電容退耦系統(tǒng)一起,可以看成一個復(fù)合的電源系統(tǒng)。這個電源系統(tǒng)的特點是:不論AB兩點間負(fù)載瞬態(tài)電流如何變化,都能保證AB兩點間的電壓保持穩(wěn)定,即AB兩點間電壓變化很小。
我們可以用一個等效電源模型表示上面這個復(fù)合的電源系統(tǒng)。
對于這個電路可寫出如下等式:
我們對這個電源系統(tǒng)的最終設(shè)計目標(biāo)是,不論AB兩點間負(fù)載瞬態(tài)電流如何變化,都要保持AB兩點間電壓變化范圍很小,這個要求等效于電源系統(tǒng)的阻抗Z要足夠低。阻抗Z值該如何確定?這就涉及到電源的著名的目標(biāo)阻抗。
電源系統(tǒng)分配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計要求在需要去耦的頻帶范圍內(nèi)能夠滿足目標(biāo)阻抗,以便輸出穩(wěn)定的電壓。在IC端放置去相電容連接在電源和地平面之間來降低PDN的阻抗。根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計PDN的目標(biāo)阻抗,其表達(dá)式為:
其中:為要進(jìn)行去耦的電源電壓等級,常見的有5V、3.3V、1.8V、1.26V、1.2V等。Ripple為允許的電壓波動,典型值為5%。
?I為負(fù)載芯片的最大瞬態(tài)電流變化量。該定義可解釋為:能滿足負(fù)載最大瞬態(tài)電流供應(yīng),且電壓變化不超過最大容許波動范圍的情況下,電源系統(tǒng)自身阻抗的最大值。超過這一阻抗值,電源波動將超過容許范圍。
舉例:DDR4的電壓為1.2V,帶4片DDR4總的最大電流為2A。那允許的電壓波動=1.2V*0.05=0.06V,負(fù)載最大瞬態(tài)電流供應(yīng)為2A,DDR4電源系統(tǒng)所允許的最大阻抗值應(yīng)該為0.06/2A=30mohm。
對目標(biāo)阻抗有兩點需要說明:1目標(biāo)阻抗是電源系統(tǒng)的瞬態(tài)阻抗,是對快速變化的電流表現(xiàn)出來的一種阻抗特性。2目標(biāo)阻抗和一定寬度的頻段有關(guān)。在感興趣的整個頻率范圍內(nèi),電源阻抗都不能超過這個值。阻抗是電阻、電感和電容共同作用的結(jié)果,因此必然與頻率有關(guān)。相同條件下的電源系統(tǒng),頻率越大,阻抗越大。
最終的電源系統(tǒng)的阻抗在不在目標(biāo)阻抗之內(nèi),只有通過仿真確定。
上圖很明顯可以看到,在頻率大于10MHz時,電源阻抗已經(jīng)超過了目標(biāo)阻抗,這個時候需要對應(yīng)電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化:
1.優(yōu)化電源平面
2.優(yōu)化電容位置
3.優(yōu)化電容的安裝方式
4.優(yōu)化電容種類,型號和數(shù)目
5.優(yōu)化層疊結(jié)構(gòu)
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電源
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阻抗
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原文標(biāo)題:走線的阻抗控制的那么好,你的電源阻抗管控的如何?
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