解決有縫隙的電源平面產(chǎn)生的問題的五種可用方法
發(fā)布時(shí)間:2014/4/23 20:12:30 訪問次數(shù):866
現(xiàn)在許多產(chǎn)品需要多個(gè)直流(DC)電壓工作。因此,有縫隙的電源平面成了一種普遍現(xiàn)象。然而,必須認(rèn)識到,有縫隙的平面需要布線限制以避免跡線跨越縫隙。
解決有縫隙的電源平面產(chǎn)生的問題的五種可用方法如下:
·分割電源平面而遵守布線限制。
·每個(gè)直流電壓使用一個(gè)獨(dú)立的完整電源平面。
·為一個(gè)或多個(gè)電壓設(shè)置“電源島”。電源島就是在一個(gè)或多個(gè)集成電路下面的信號層上(通常在電路板的頂層或底層)的一個(gè)小的單獨(dú)的電源平面。
·在一個(gè)信號層上布設(shè)一些(或全部)直流電壓作為跡線。
·最后一種方法就是在LC-04A跡線跨越縫隙平面處加拼接電容器。
每種方法都有它的優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)直流電壓只用于相互鄰近的~個(gè)或多個(gè)集成電路時(shí),電源島是最有用的方法。
盡管信號跡線不應(yīng)該跨越相鄰平面上的縫隙,但設(shè)計(jì)限制以及考慮成本有時(shí)也有必要這么做,尤其是電源平面的情況。如果必須布設(shè)一條信號跡線跨越有縫隙的電源平面,可以裝幾個(gè)小的拼接電容越過電源平面兩部分之間的縫隙,在跡線的兩側(cè)各放一個(gè)電容器,如圖16-6所示。這種技術(shù)在跨越縫隙時(shí)將提供高頻連續(xù)性,同時(shí)在平面的兩部分之間保持直流隔離。
電容器與跡線的距離應(yīng)該在0. lin以內(nèi),根據(jù)信號的頻率,電容量應(yīng)該在0.001~0. OIVF之間。
圖16—6用于跨越電源平面上縫隙的拼接電容為跨越縫隙的跡線的信號電流提供返回路徑
然而,這種解決辦法并不理想,因?yàn)楝F(xiàn)在返回電流還必須通過一個(gè)導(dǎo)通孔、一條跡線、一個(gè)安裝襯墊、一個(gè)電容器、一個(gè)安裝襯墊、一條跡線,最后通過一個(gè)導(dǎo)通孔流到這個(gè)有縫隙平面的
另一部分。這在接地返回路徑中增加大約5nH或更多附加電感(阻抗),但這比什么都不做好一些。
5nH的電感在100MHz時(shí)有307的阻抗,在500MHz時(shí)有16Q的阻抗。這些阻抗比完整平面(無縫隙)的阻抗大幾個(gè)數(shù)量級。Archambeault(2002年,76頁,圖5-7)紿出的數(shù)據(jù)表明:在300MHz時(shí)使用一個(gè)拼接電容器時(shí)輻射發(fā)射減少28dB,使用兩個(gè)拼接電容器(跡線兩側(cè)各一個(gè))時(shí)輻射發(fā)射減少32dB。這些結(jié)果是與用沒有縫隙的完整平面時(shí)減小37dB相比較的。
現(xiàn)在許多產(chǎn)品需要多個(gè)直流(DC)電壓工作。因此,有縫隙的電源平面成了一種普遍現(xiàn)象。然而,必須認(rèn)識到,有縫隙的平面需要布線限制以避免跡線跨越縫隙。
解決有縫隙的電源平面產(chǎn)生的問題的五種可用方法如下:
·分割電源平面而遵守布線限制。
·每個(gè)直流電壓使用一個(gè)獨(dú)立的完整電源平面。
·為一個(gè)或多個(gè)電壓設(shè)置“電源島”。電源島就是在一個(gè)或多個(gè)集成電路下面的信號層上(通常在電路板的頂層或底層)的一個(gè)小的單獨(dú)的電源平面。
·在一個(gè)信號層上布設(shè)一些(或全部)直流電壓作為跡線。
·最后一種方法就是在LC-04A跡線跨越縫隙平面處加拼接電容器。
每種方法都有它的優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)直流電壓只用于相互鄰近的~個(gè)或多個(gè)集成電路時(shí),電源島是最有用的方法。
盡管信號跡線不應(yīng)該跨越相鄰平面上的縫隙,但設(shè)計(jì)限制以及考慮成本有時(shí)也有必要這么做,尤其是電源平面的情況。如果必須布設(shè)一條信號跡線跨越有縫隙的電源平面,可以裝幾個(gè)小的拼接電容越過電源平面兩部分之間的縫隙,在跡線的兩側(cè)各放一個(gè)電容器,如圖16-6所示。這種技術(shù)在跨越縫隙時(shí)將提供高頻連續(xù)性,同時(shí)在平面的兩部分之間保持直流隔離。
電容器與跡線的距離應(yīng)該在0. lin以內(nèi),根據(jù)信號的頻率,電容量應(yīng)該在0.001~0. OIVF之間。
圖16—6用于跨越電源平面上縫隙的拼接電容為跨越縫隙的跡線的信號電流提供返回路徑
然而,這種解決辦法并不理想,因?yàn)楝F(xiàn)在返回電流還必須通過一個(gè)導(dǎo)通孔、一條跡線、一個(gè)安裝襯墊、一個(gè)電容器、一個(gè)安裝襯墊、一條跡線,最后通過一個(gè)導(dǎo)通孔流到這個(gè)有縫隙平面的
另一部分。這在接地返回路徑中增加大約5nH或更多附加電感(阻抗),但這比什么都不做好一些。
5nH的電感在100MHz時(shí)有307的阻抗,在500MHz時(shí)有16Q的阻抗。這些阻抗比完整平面(無縫隙)的阻抗大幾個(gè)數(shù)量級。Archambeault(2002年,76頁,圖5-7)紿出的數(shù)據(jù)表明:在300MHz時(shí)使用一個(gè)拼接電容器時(shí)輻射發(fā)射減少28dB,使用兩個(gè)拼接電容器(跡線兩側(cè)各一個(gè))時(shí)輻射發(fā)射減少32dB。這些結(jié)果是與用沒有縫隙的完整平面時(shí)減小37dB相比較的。
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