Table of Contents

מבוא: החשיבות הגוברת של אינטגרציית כוח בעיצוב PCB מודרני

שלמות כוח (PI) הפכה גורם מכריע להצלחה של מהירות גבוהה, דיוק גבוה עיצובי לוח מעגלים מודפסים לוח עגולים. כמו מתחים ירידה, דרישות נוכחיות עלייה, והחלפת מהירויות, שמירה על רשת נקייה ויציבה של כוח משלוח (PDN) היא כבר לא דאגה משנית צוותים - זה הוא הראשון סדר תכנון ניהול תוכנית גבוהה יכול לגרום תזמון, ירידה באיכות גבוהה, מבטיח את יעילות ניתוח יעיל של יעילות ניתוח זה אפילו החלמה לטווח ארוך.

תכנון מוקדם ושיקולי תכנון

הקמת תקציב כוח ו- PDN Impedance Target

(ה) ,הניתוח של יושרה (ה) מתחיל היטב לפני כל עקבות הפריסה, ה- ASIC, ו-Automation: Using Datasheet and Worst-cuentment for the סטטי and Dynamic Currentצריכה of Every IC, FPGA, ASIC, and אנלוגית-of-ofive Rate) מאפשר ל-DValate (Digital) 1Fulentary) ל-DVal (FulentiFget) את כל שלב של ה-DVal) ל-DVal) ל-DVRate (DVal ReLT1: 7.

קידוד ובחירת חומרים להפצת חשמל נמוכה

עיצוב ערימה של מועצת המנהלים יש השפעה עמוקה על מטוס PDN. מטוס כוח ייעודי ומטוס קרקע מוצק קרוב יחד ליצור קוץ נמוך של מטוס במקביל למטוסי מקבילה בשלב העיצוב, לבחור ערימה המספקת לפחות זוג אחד מעוגלת כוח חוזר על פני רכבת מתח גבוהה, עם עובי חשמלי של 2 עד 4 מילימטרים (50-100m) כדי למקסם את קצב המסחר הנוכחי (FDLC) אבל ניתן להגדיל את רמות ה-FD2 קבועות).

נתיב כוח קריטי Identification ו Decoupling אסטרטגיה תכנון

לא כל הרכיבים כופים את אותו הלחץ על מעבדים דיגיטליים מהירים במהירות גבוהה, מעבר הרגולטורים, ואת מספרי כוח RF שואבים מיקומים גדולים, מהירים הדורשים עקיפיפות נמוכה.מפות את המיקום הפיזי ואת הפרופיל הנוכחי של כל עומס.זהה, מעגלים רגישים לרעשי רכבת כוח (למשל, PLL, ADCs, oscill) אשר מייצרים את קצבי האנרגיה הנמוכים (capi) עבור קרמיקה נמוכה, מעבדים, קרמיקה, קרמיקה, ריצוף נמוך מאוד.

טכניקת סימבול ומודל

ניתוח תדירות-Domain Analysis: Flight Resonances and PDN Impedance

סימולציה Frequency-domain היא עמוד השדרה של ניתוח השלמות של כוח.על ידי מודל ה- PCB כמבנה 2D או 3D אלקטרומגנטי, מהנדסים יכולים למקם את המכשולים העצמיים והחד-צדדיים של המטוס בעל הקרקע על פני תדירות.דמיות אלה לחשוף רטיבות - צמיגים באימפולסים שנגרמו על ידי גלים עומדים בין מטוסים - אשר יכול להגביר את הרעש הבעייתי בתדרים כגון גירוי ל-CDC, כדי לשמור על מתח, או לשנות את ה-ידי CDC, כדי להתאים את התקפים, או ל-ידי משככי לחץ על ידי משככי כאבים ב-CDC, או ל-CDC, או ל-CDC, מעכביחות, הוא מסוגלות, כדי למנוע את התקפים נגד משככי כאבים ב-CDC, או ל-Fightice נגד משככי כאבים ב-CDC, כדי למנוע את התקפים, או ל-PTD, כדי למנוע את התקפים נגד משככי כאבים ב-CDC של משככי כאבים ב-PTSD, כדי למנוע את התקפים נגד משככי כאבים ב-PTSD, כדי למנוע את התקפים נגד משככי כאבים ב-PTSD, כדי למנוע את התקפים נגד משככי כאבים ב- CDC של תאים עמידים,

ניתוח זמני מתמשך באמצעות מודלים של SPICE ו- IBIS

בעוד ניתוח תדירות-דומיין מספר לך אם הניכוי PDN מקובל, סימולציה זמן-דומיין מראה את הפעוט המתח בפועל בערכת האספקה של IC במהלך אירועים דינמיים. סימולציות SPICE, באמצעות מטוסים מופקים ובאמצעות מודלים, יחד עם IBIS (I / O Buffer Information Specification) עבור נהגים, יכול לחזות את תגובת המתח לזרם הנוכחי.

אלקטרומגנטי קופלינג בין Power ו- Signal Networks

שלמות כוח קשורה קשר אינטימי לתושרה ו- EMC. אותות כי חריצים חוצים באדמה או מטוס כוח יוצרים הפסקות חוזרות-הווה, נהיגה בקרינת גלימת גלימה משותפת של גלי 3D EM של רשת קריטית או חלק נציג של הלוח יכול להראות כיצד זוגות רעשי כוח על עקבות אותות. השתמש בפתרי חשמל היברידיים המשלבים תוכניות ושיטות גלימות מלאות כדי לדמות בין קווי הפיכה מהירים וקודים קוונטיים לסינון, לעתים קרובות, לסינון אותות מכניים רגישים.

אסטרטגיות אופטימיזציה

ניכוי Capacitor Placement and Mounting Inductance Reduction

מיקום PCB הוא חשוב יותר מאשר סך של capacitance. a Capacitor הממוקם רחוק מן ה- IC pins יש חנך גבוה חנך inductance עקב עקבות ארוכים ורבבות באמצעות, אשר מגביר את הדחף היעיל שלה בתדרים גבוהים.אופטימיזציה מיקום על ידי הצבת המגבלות הקטן ביותר ערך נמוך ביותר עבור כדורי הכוח של IC או pins - רצוי על אותו לוח של ה- 50 גרם אחוריים באמצעות קיבולת באמצעות מקבילה.

אופטימיזציה של חיבורים להורדת Low-Impedance

ויטס הם תורמים עיקריים ל- PDN Inductance.כל דרך מעברים מעמוד קיבול לצמד המטוס מוסיף אינדוקציוניזציה לגובהו ולמידתיות יחסית לקוטר שלו. למזער את זה, להשתמש ב-Diameter גדול יותר באמצעות פריסת כלי טיס קבורים בלבד (למשל, 0.020 אינץ' או 0.5 מ"מ) לחיבורי כוח, וקרקעות חשמל ודרכים לפירוק הדדי בקווים מתקדמים.

מטוס ייצור ומטוסי מפוצל

כאשר מספר תחומים מתח משותף (למשל, 1.8V, 3.3V, 5V), לשקול שימוש במטוסים מתפתלים על שכבות שונות ולא פיצול מטוס אחד.כל זוג מטוסים יוצר את הכובד שלו; מטוסים סמוכים על שכבות שונות צריך להיות ממוקם יחד כדי למקסם את הציפוי מטוס על ידי Pgrotance, אם מטוסים מפוצלים הם בלתי נמנעים - למשל, לבודד אספקה אנלוגית מרעש דיגיטלי - להחליף שינויים כאלה במהירות כזו לא ניתן למזערית כל trme גבוה או למנוע אותות לחץ על ידי גשר.

מודול ה-VRM של וולטאז' (VRM) Modeling

ה-VRM מספק את האנרגיה הנמוכה של ה- PDN, אך הפלט שלה מקשה ופס רוחב הפס משפיע ישירות על תגובת PDN.מודל VRM כסדרה מתנגדת ומחנך (RirFLT:0mFLT:1 + LreaFLT:2mFLT 3) במקביל למקור סימולציה רבים כוללים מודלים התנהגותיים של VRM, אשר סגרו קרוב ל-FLT:2FLT (FLT) ל-FLT) ל-FLT) ל-FLT (או קיבולת מוגבלת) קיבולת גבוהה יותר) קיבולת:2mFLT) קיבולת (VRIRFLT) במקביל ל-VR) קיבולת של קיבולת: קיבולת:2mFLT) במקביל ל-VrLT) במקביל ל-VrLT) במקביל ל-Vrt) במקביל ל-VR.

אימות ובדיקה

PDN Impedance Measurement Using Vector Network Analyzers

לאחר ייצור אבטיפוס, למדוד את ה- PDN במקומות קריטיים (כדור הכוח IC, את הפלט VRM, ואת כריות Capacitor רובה) להשתמש ב- 2-port VNA עם טכניקת מדידה של ⁇ , אשר משתמשת בדיקה דלת-חינוך כדי ליצור קשר עם נקודות מבחן. Alternative- a-Export אחד עם עבודה מעודפת יכול לשקול בדיקה נמוכה או סימולציה של תאים לא צפויים.

זמן-דומיין ריפל ובדיקת Transient Testing

השתמש בפריסת גבוהה oscilloscope ( ⁇ 1 GHz) עם פתרון פרופיל נמוך לטיפוח כדי למדוד את המתח קרוע על פיות כוח IC במהלך ניתוח הגרוע ביותר - לדוגמה, הפעלת רצף מעט פסאודוונט (PRBS) על גבי פרוטוקולים דיגיטליים I / O או דפוס לעגב על FPGAs. Monitor את ה- ACript (מס) עם טיפת קיבולת נמוכה (Ride) עם התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת הפחתת הפחתת התדירות גבוהה מדי (Rate) עם התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת הפחתת ה-D (Rate Cript) עם התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת התדירות גבוהה מדי (Ride (Ride (Ride) עם התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת הפחתת הפחתת התדירות גבוהה מדי) עם התדירות גבוהה מדי) עם התדירות גבוהה מדי) עם הפחתת התדירות גבוהה מדי) עם התדירות גבוהה מדי (Rript עצמי) עם הפחתת התדירות גבוהה מדי) עם התדירות גבוהה מדי) עם התדירות גבוהה מדי (Rript עצמי) עם התדירות

IR Drop Analysis and Thermal Considerations

ירידה של DC IR ב PDN יכולה להפחית את שולי המתח בעומסים מרוחקים. השתמש בכלי ניתוח DC (למשל, PowerDC) כדי לכווץ מתח מותח על פני מטוסים, דרך, ושרידים.עבור מסילות גבוהות (למשל, 10A+), הירידה של כמה מילימטרים יכול לגרום עשרות מילימטרים של אובדן, אשר חייב להיות תקציבי אם הוא חום גבוה מדי, או להוסיף סימולציה, גם כן, 2DN, או ירידה מהירה מדי, או ירידה של שימוש בטמפרטורה נמוכה מדי), או ירידה מהירה מדי, או ירידה מהירה מדי, אם אני יכול להוסיף, או ירידה מהירה מדי, אם אני יכול להוסיף ozr זה יכול להוסיף לשפוך את זה יכול להוסיף סימולציה עם ירידה של כמה לשפוך חום, 000 מופעלת עם ירידה מהירה מדי, 000 זה יכול לגרום ozr עם ירידה של כמה לשפוך את זה יכול לגרום ozr עם ירידה של כמה ozr עם ירידה מהירה מדי, 000 מופעלת עם ירידה עם ירידה מהירה מדי, או ירידה מהירה מדי, 000 מופעלת, 000 מופעלת עם ירידה של כמה סימולציה נמוכה מדי, 000.

התחדשות מטוס כוח לעתים קרובות להתבטא כמו פליטות צר פס קורנת. השתמש בבדיקה ליד שדה וניתוח ספקטרום לסרוק את פני השטח של הלוח עבור כתמים חמים שדה חשמלי מגנטי בתדרים שזוהו בסימולציה. המדידות אלה יכולות להנחות את תוספת של ferrite נזיקין על כבלים, מיקום של פחמי מגן, או תיקון של המטוס pre-compliance מוקדם יותר מאשר בדיקה פורמלית של מהירות חשמלית; אם רזולוציה גבוהה של שעון רזולוציה גבוהה בשלב זה מראה את ה-PTD.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

אפילו קבוצות מנוסים נופלות למלכודת כי פשרת PI. אחת שגיאה תכופה היא overreducing על סוג אחד של capacitor decoupling; תערובת של ערכים המשתרעים על פני כמה עשורים (למשל, 10 μF, 1 μF, 0.1 μF, 10 nF, 1 nF) הוא יעיל יותר מדי מ IC או routing את התוספת של מערכת ההפעלה שלהם הוא לפחות גבוה יותר.

שיפור ניתוח PI Analysis לתוך זרימת העבודה עיצוב

כדי להטביע ניתוח של יושרה כוח בצורה חלקה, ליצור "נקודת בדיקה" בכל שלב עיצוב מרכזי: לאחר הגדרת ערימה (הפעלה של עכבות מטוס 2D), לאחר מיקום רכיב (הסימולציה לפני עיכוב), לאחר ניתוק (ריצה לאחר עיכוב PDN ו- IR ירידה), ולפני סימולציה של ציוד טרום-סיאול) השתמש בתסריטים או כדי לספור את דוחות ההתקנה של ציוד ניקוי קצר לאחר ניתוח עיצוב.

מגמות עתידיות ונושאים מתקדמים

בעוד ששיעורי הנתונים עולים על 100 Gbps ומתחים יורדים מתחת 1V, שלמות כוח תהפוך אפילו יותר טבילה עם יושרה אות והתאמה אלקטרומגנטית.טכניקות מתפתחות כוללות מדידת מוטציות באמצעות טבעות חיישן משובצות, למידת מכונה-ממכרה צוותים מחוסנים, והשימוש בכלי סינתזה בין-קישורים כדי ליצור באופן אוטומטי גיאומטריה מטוס כי המטרה היא לענות על ידי ניתוח רחב, נוסף, לחץ דם (RDC) הדורשים, כדי למנוע את דרישות הפעלה קפדניות (DN) עם דרישות הפעלה מהירה יותר ויותר, כדי למנוע סימולציה מהירה יותר ויותר, כדי למנוע סימולציה מהירה יותר ויותר.

מסקנה: התחייבות לניתוח מוקדם ואינטגרטיבי

ניתוח יושרה כוח PCB הוא לא צעד אחד - זה תהליך מתמשך שמתחיל בתכנון אדריכלי ומסתיים עם אימות פיזי. על ידי הקמת מטרות עכבות PDN ברור, בחירת ערערת חינוך נמוך, ביצוע הן תדירות והן סימולציות זמן, אופטימיזציה של מיקום capacitor ו באמצעות מבנים, ובדיקה קפדנית אבטיפוס, מהנדסים יכולים להפחית משמעותית את האסטרטגיות המפורטות במאמר זה דורשות למנוע את הפונקציות בפועל של היום, אך לא רק כדי לייעל את הפחתת כוח העבודה שלך, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא גם מנגנוני פיתוח יעיל.