解決有縫隙的電源平面產生的問題的五種可用方法
發(fā)布時間:2014/4/23 20:12:30 訪問次數(shù):877
現(xiàn)在許多產品需要多個直流(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。
·每個直流電壓使用一個獨立的完整電源平面。
·為一個或多個電壓設置“電源島”。電源島就是在一個或多個集成電路下面的信號層上(通常在電路板的頂層或底層)的一個小的單獨的電源平面。
·在一個信號層上布設一些(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。當直流電壓只用于相互鄰近的~個或多個集成電路時,電源島是最有用的方法。
盡管信號跡線不應該跨越相鄰平面上的縫隙,但設計限制以及考慮成本有時也有必要這么做,尤其是電源平面的情況。如果必須布設一條信號跡線跨越有縫隙的電源平面,可以裝幾個小的拼接電容越過電源平面兩部分之間的縫隙,在跡線的兩側各放一個電容器,如圖16-6所示。這種技術在跨越縫隙時將提供高頻連續(xù)性,同時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該在0. lin以內,根據(jù)信號的頻率,電容量應該在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,因為現(xiàn)在返回電流還必須通過一個導通孔、一條跡線、一個安裝襯墊、一個電容器、一個安裝襯墊、一條跡線,最后通過一個導通孔流到這個有縫隙平面的
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時有307的阻抗,在500MHz時有16Q的阻抗。這些阻抗比完整平面(無縫隙)的阻抗大幾個數(shù)量級。Archambeault(2002年,76頁,圖5-7)紿出的數(shù)據(jù)表明:在300MHz時使用一個拼接電容器時輻射發(fā)射減少28dB,使用兩個拼接電容器(跡線兩側各一個)時輻射發(fā)射減少32dB。這些結果是與用沒有縫隙的完整平面時減小37dB相比較的。
現(xiàn)在許多產品需要多個直流(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。
·每個直流電壓使用一個獨立的完整電源平面。
·為一個或多個電壓設置“電源島”。電源島就是在一個或多個集成電路下面的信號層上(通常在電路板的頂層或底層)的一個小的單獨的電源平面。
·在一個信號層上布設一些(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。當直流電壓只用于相互鄰近的~個或多個集成電路時,電源島是最有用的方法。
盡管信號跡線不應該跨越相鄰平面上的縫隙,但設計限制以及考慮成本有時也有必要這么做,尤其是電源平面的情況。如果必須布設一條信號跡線跨越有縫隙的電源平面,可以裝幾個小的拼接電容越過電源平面兩部分之間的縫隙,在跡線的兩側各放一個電容器,如圖16-6所示。這種技術在跨越縫隙時將提供高頻連續(xù)性,同時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該在0. lin以內,根據(jù)信號的頻率,電容量應該在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,因為現(xiàn)在返回電流還必須通過一個導通孔、一條跡線、一個安裝襯墊、一個電容器、一個安裝襯墊、一條跡線,最后通過一個導通孔流到這個有縫隙平面的
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時有307的阻抗,在500MHz時有16Q的阻抗。這些阻抗比完整平面(無縫隙)的阻抗大幾個數(shù)量級。Archambeault(2002年,76頁,圖5-7)紿出的數(shù)據(jù)表明:在300MHz時使用一個拼接電容器時輻射發(fā)射減少28dB,使用兩個拼接電容器(跡線兩側各一個)時輻射發(fā)射減少32dB。這些結果是與用沒有縫隙的完整平面時減小37dB相比較的。
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