高速電路PCB的地彈
發(fā)布時間:2008/10/13 0:00:00 訪問次數(shù):574
如圖所示為一完整信號回路,u1為驅(qū)動器;u2為接收器;l1、l3分別為元件ui信號輸出引腳和地引腳的封裝電感;l2、l4分別為元件u2信號輸出引腳和地引腳的封裝電感?紤]一種簡單的情況,信號路徑的參考平面為器件ui、u2的“地”,而且元件的信號引腳和地引腳距離不緊鄰。
圖 地彈產(chǎn)生機理
根據(jù)基本電磁定律,當回路中有電流通過時,信號路徑和返回路徑周圍都會產(chǎn)生磁力線圈,其中一條路徑周圍的磁力線`總匝數(shù)是由該路徑中電流所產(chǎn)生的磁力線圈(自磁力線圈)和其周圍其他電流路徑所產(chǎn)生的磁力線圈(互磁力線圈)兩部分組成。也就是說信號電流流經(jīng)的導體存在電感,而且其總電感由兩部分組成:自感和互感。兩個路徑的電流方向相反,磁力線圈的方向也相反,所以,一條路徑的總電感是自感和互感之差。如果信號路徑的自感為la;返回路徑的自感為lb;兩者之間的互感為lab;則信號路徑和返回路徑的總電感分別為
如果回路的電流發(fā)生變化,所有的電感兩端都會產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓。在回路徑上所產(chǎn)生的電壓為地彈(ground bounce),地彈電壓取決于電流變化的快慢,大小為
地彈是返回路徑上兩點之間的電壓,它是因回路中快速變化的電流而產(chǎn)生的。地彈對驅(qū)動端影響不大,主要影響接收,相當于疊加在接收信號上的噪聲。若有多個輸出門同時轉(zhuǎn)換狀態(tài),則地彈噪聲將增加若干倍,也就是同步開關(guān)噪聲。
減小地彈電壓只有兩個途徑:
· 盡量減小回路電流的變化。這就意味著降低邊沿變化率和限制共用返回路徑的信號路徑數(shù)目;
· 其次,盡可能減小返回路徑電感。減小返回路徑電感包括兩個方面:減小返回路徑的自感和增大信號路徑與返回路徑之間的互感。減小自感,意味著使返回路徑盡可能寬松:而增大互感就意味著使返回路徑和信號路徑盡可能地靠近。
下面是一些具體措施:
· 使用多層板布局電源和地參考平面,將元件的電源引腳和地引腳直接焊在平面上,確保最低的電源或地引腳電感和阻抗;
· 盡量使用低開關(guān)速度的元件;
· 對于元件,封裝時可增加地引腳,為功率級另外分配電源引腳,為輸入電路分配一個地參考引腳;
· 采用查分輸入方式;
· 避免使用插座和繞線板;
· 去耦電容盡量靠近元件的地引腳。
地彈是邏輯元件產(chǎn)生的噪聲源,由于信號的邊沿速率和電壓開關(guān)的速度越來越快,地彈有時候會成為一個嚴重的問題,在設(shè)計時應(yīng)多加注意。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來源維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
如圖所示為一完整信號回路,u1為驅(qū)動器;u2為接收器;l1、l3分別為元件ui信號輸出引腳和地引腳的封裝電感;l2、l4分別為元件u2信號輸出引腳和地引腳的封裝電感?紤]一種簡單的情況,信號路徑的參考平面為器件ui、u2的“地”,而且元件的信號引腳和地引腳距離不緊鄰。
圖 地彈產(chǎn)生機理
根據(jù)基本電磁定律,當回路中有電流通過時,信號路徑和返回路徑周圍都會產(chǎn)生磁力線圈,其中一條路徑周圍的磁力線`總匝數(shù)是由該路徑中電流所產(chǎn)生的磁力線圈(自磁力線圈)和其周圍其他電流路徑所產(chǎn)生的磁力線圈(互磁力線圈)兩部分組成。也就是說信號電流流經(jīng)的導體存在電感,而且其總電感由兩部分組成:自感和互感。兩個路徑的電流方向相反,磁力線圈的方向也相反,所以,一條路徑的總電感是自感和互感之差。如果信號路徑的自感為la;返回路徑的自感為lb;兩者之間的互感為lab;則信號路徑和返回路徑的總電感分別為
如果回路的電流發(fā)生變化,所有的電感兩端都會產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓。在回路徑上所產(chǎn)生的電壓為地彈(ground bounce),地彈電壓取決于電流變化的快慢,大小為
地彈是返回路徑上兩點之間的電壓,它是因回路中快速變化的電流而產(chǎn)生的。地彈對驅(qū)動端影響不大,主要影響接收,相當于疊加在接收信號上的噪聲。若有多個輸出門同時轉(zhuǎn)換狀態(tài),則地彈噪聲將增加若干倍,也就是同步開關(guān)噪聲。
減小地彈電壓只有兩個途徑:
· 盡量減小回路電流的變化。這就意味著降低邊沿變化率和限制共用返回路徑的信號路徑數(shù)目;
· 其次,盡可能減小返回路徑電感。減小返回路徑電感包括兩個方面:減小返回路徑的自感和增大信號路徑與返回路徑之間的互感。減小自感,意味著使返回路徑盡可能寬松:而增大互感就意味著使返回路徑和信號路徑盡可能地靠近。
下面是一些具體措施:
· 使用多層板布局電源和地參考平面,將元件的電源引腳和地引腳直接焊在平面上,確保最低的電源或地引腳電感和阻抗;
· 盡量使用低開關(guān)速度的元件;
· 對于元件,封裝時可增加地引腳,為功率級另外分配電源引腳,為輸入電路分配一個地參考引腳;
· 采用查分輸入方式;
· 避免使用插座和繞線板;
· 去耦電容盡量靠近元件的地引腳。
地彈是邏輯元件產(chǎn)生的噪聲源,由于信號的邊沿速率和電壓開關(guān)的速度越來越快,地彈有時候會成為一個嚴重的問題,在設(shè)計時應(yīng)多加注意。
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