תפקיד מטוס הכוח המונחים: אות מהיר אינטגרליות

הבנה של מטוס הכוח

פלח מטוס כוח הוא טכניקת עיצוב מכוונת בלוח מעגלים מודפס (PCB) שבו שכבת חלוקת החשמל המתמדת מחולקת לאיים מבודדים או אזורים מרובים.כל אזור מוקצה כדי לספק בלוק פונקציונלי מסוים או מתח בתוך המעגל.המטרה העיקרית היא לשלוט בזרימת זרמי החזרה, להפחית את ההפיכה בין חלקים רגישים ורעשים, ולשמור על רשת אספקה נקייה (PDN) לסימנים מהירים.

ב- PCB-layer טיפוסי, מטוס הכוח ומטוס הקרקע יוצרים קפיטור מקביל-plate המספק התפלגות כוח של רזולוציה נמוכה. כאשר מטוס הכוח הוא רציף, רעש שנוצר על ידי בלוק מעגלי אחד יכול להתפשט על פני כל המטוס, הפיכה בלוקים אחרים ו degrading Identity. על ידי פלח המטוס, אתה יוצר מחסומים כי רעש גבוה ⁇ גבוה למקורו, הרבה כמו שכבת כוח עובר דרך קווי נחושת או הסרת קישורים הכרחיים על ידי הסרת קישורים קבועים.

כיצד סגמנט משפיע על החזרה של נתיבים הנוכחיים

זרם החזרה הוא החלק הנגדי של האות הנוכחי והטבעי זורם על מטוס ההתייחסות (כוח או קרקע) מיד ליד עקבות האות. בתדרים גבוהים, זרם ההחזר מתמקד ישירות מתחת לצליל עקב אפקט העור ואפקט הקרבה. כאשר סימן חוצה פער או פער במטוס ההתייחסות, זרם ההחזרה נאלץ להתחקות סביב הפער, יצירת אזור גדול זה, עלייה מהירה, גורם לפירוק גבוה, או לפירוק של אותות קבועים, יכול להבטיח עיוותים בטווח הארוך, או לפענוח, או לפענוח, או לגרור את כל נתיבים קבועים, או לפענוח.

חשיבותה של אינטגריטיות אות מהיר

כאשר תדרי השעון ונתוני הנתונים דוחקים אל טווח הרב-ג'יגהרץ, אפילו כמויות קטנות של רעשי מטוס כוח יכולות להוביל לסגירת עיניים, ג'ייטר ומעט שגיאות.לוחמי כוח מטפל בשלושה היבטים קריטיים של שלמות אות: פולו, יציבות מתח, והתערבות אלקטרומגנטית.

« «לקרוס

קרוסטור מתרחש כאשר אנרגיה מזוגות אות אחד לאות הסמוך באמצעות קיבול הדדי וחינוך. מטוס כוח מתמשך פועל כקווט משותף לרעש, הפצת אנרגיה מגוננת לאורך כל הלוח. Segment שובר את הקונסטנטי הזה.לדוגמה, הוא מסלק את חוקי ההפיכה של מעבד דיגיטלי ללא עקבות כוח חיישן אנלוגי מונע את המעבדים של מעבר מסימנים של מהירות ובודדים בתוך ריצוף של 20 ליטרים).

המונחים: Voltage Fluctuations

מעגלים מהירים דורשים מתחים אספקה יציבה בתוך סובלנות הדוקה (לעתים קרובות ±5 אחוזים או פחות) מעבר מהיר מעבר זרמי גורם טיפות הוממתיות (ירידה) ו transientsects (L × di / dt) על פני PDN. מטוס כוח גדול, מתמשך יש התנגדות נמוכה ו inductance, אבל זה גם אומר כל עלייה מקומית משפיעה על המטוס כולו.

הורדת EMI

הפרעה אלקטרומגנטית נובעת מקרינה בלתי מכוונת של זרמים גבוהים. פער במטוס ההתייחסות יכול לפעול כאנטנה ניתוק אם אורך הפער עולה λ/20 על הרמוניות של תדירות ההפעלה. Segment, אם לא ייושם בקפידה, יכול למעשה להיות אנטנה:0increaseFLT:1 עם זאת, כאשר נעשה נכון - על ידי כך לא קטע מבודד מן הקרקע או מצמצם את המשטח הטמפרטורות נמוכות יותר (הכוח הנוכחי) הוא נמוך יותר ממרחקים).

המונחים: Power Plane Segment

פלח מטוס יעיל של כוח אינו רק חיתוך חריצים אקראיים במחושה.הוא דורש גישה שיטתית בהתחשב בחלוקה התפקודית של המעגל, תוכן תדירות, תוספת הנוכחית דרישות תאימות אלקטרומגנטית.

אסטרטגיית סגמנטציה

שלוש אסטרטגיות עיקריות להנחיית ה-PC: FLT:0 (functionalalalalearFLT:1 ), ⁇ (FLT:2voltage הפריסה) עם התפלגות אותות (FLT:0) ,4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Via Placement and Inductance Management

ויטס הם הדרך הנפוצה ביותר לחבר את פלח כוח אל מטוס הקרקע המקביל שלה או לשכבות אחרות.עם זאת, כל דרך מוסיפה כמות קטנה של הוראת סדרה. כדי למזער את החדירה הזאת, להשתמש במספרים באמצעות חיבורים מקבילים עבור קשרים מעודכנים גבוה, ולמקם אותם קרוב ככל האפשר למערך החשמל של מכשירים פעילים.

אינטגריטי מטוס וחיתוך

מטוס קרקע מוצק הוא אבן הפינה של כל מאמצי הפיזור של המטוס.המטוס הקרקע מספק את הנתיב הראשוני של אותות ופועל כפניה למתח על כל פלח כוח.הההשמדה לא צריכה לשבור את המטוס הקרקע לתוך חתיכות; המטוס הקרקע חייב להישאר רציף לאורך כל הלוח.אם המטוס עצמו מחולק (לדוגמה, בין אנלוגי לדיגיטל), אותות מהירים חוצים את הקרקע מפוצלת יהיה המפגש הזהה עם הרבה בעיות פנימיות במקום להשתמש בסלעים, כמו גם על בסיס אחד, כמו גם על בסיס אחד, לעתים קרובות, במקום להשתמש בכבדות, במקום להשתמש בשכבות, במקום שימוש בכבדות, במקום שימוש בכבדות, במקום, כמו גם על בסיס קבוע, כמו גם על בסיס קבוע, כמו גם על בסיס אחד, כמו גם על בסיס אחד, על בסיס "מפולקטינים" (למשל, על בסיס קבוע, "מעגלות, "מעגלות" (למשל, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, "מעגלות," (למשל, על בסיס קבוע של מספר רב של מספר רב של מספר פעמים," (למשל, בין בסיס עמוק על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, "קרקע

מקום מקביל ו Decoupling

מיקום בולט משפיע ישירות על ההצלחה של פלח המטוס כוח. Place כל אחד גדול IC לחלוטין בתוך פלח הכוח שהוקצה שלו.ה capacitors decoupling עבור IC צריך להיות ממוקם באותו קטע, קרוב ככל האפשר ל pins כוח, עם עקבות קצרים, רחבים לשני האי כוח ואת המטוס הקרקע.

טכניקות מתקדמות וסימציה

עיצובים מהירים מודרניים דורשים יותר מחוקים-של ⁇ ; הם דורשים סימולציה מלאה של גלי אלקטרומגנטי (EM) כדי לאמת את יעילות של פלח מטוס כוח לפני ייצור.

3D EM Simulators

כלים כגון PCB Ansys HFSS, CST מיקרוגל סטודיו, או Cadence Sigrity מאפשרים למהנדסים מודל של כוח וקרקע ערימה ערימה של קיצורי פלח, באמצעות חוות, ו decoupling capacitors. סימולציות אלה יכולות לזהות חזרות מקובלות, פסגות עכבות ריצוף, ולהחזיר נתיבים הנוכחיים שאינם ברורים מבדיקה schematic.

אופטימיזציה

בחירת השכבה מבוססת ישירות על האופן שבו פלח המטוס של המטוס פועל.בלוח סטנדרטי 8-layer, ערימה נפוצה עשוי להיות: Top (signals), GND (solid), PWR (שמצוע), אות, אות, PWR (שלאווג), GND, מטה, מחלחלת את שכבת הכוח המסולקת ליד שכבות מוצקות, יוצרת שכבה נמוכה, ללא הפיכה אחת לשנייה, ולהפחית את השכבות, כמו גם את השכבות, כמו גם את השכבות של שני שכבות הכוח המגבילות, כמו גם את הירכיים, כמו גם את היישרות, כאשר הן חסרות משקל, כאשר הן יכולות לכדי למנוע כל אחת לשנייה.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

למרות היתרונות שלה, פלח מטוס כוח הוא לעתים קרובות מטעה, המוביל לאמינות אות גרועה יותר ולא טוב יותר.

המונחים: whole Segment

השארת גשרים נחושת צרים בין פלחים שנועדו להיות מבודדים להביס את המטרה.אפילו עקבות נחושת דקים מאפשר רעש להפיץ.תמיד לאמת עם בדיקת כלל עיצוב (DRC) כי הפלט הוא רציף ורוחב מספיק (בדרך כלל >0.5 מ"מ) הפוך, להימנע מלעשות את החריצים רחב מדי, אשר יכול להחליש יושר מכני ולהגדיל את החדירה סביב הפיצול.

אנטנות בלתי מאוישות

זמן רב, חריצים צרים במטוס הכוח יכולים להתנהג כמו אנטנה משבש, קורנת בעוצמה בתדרים שבהם אורך ההצלחות הוא מספר של חצי גלי אורך, זה יכול לגרום לכשלונות תאימות EMI.כדי למנוע זאת, לשמור על אורך החריץ קצר יותר מ 1/10 של אורך הגל של ההרמוני הגבוה ביותר של כל אות שעשוי זוג על המטוס.עבור אות 5 ג'יגה עם 10 ג'יגה הרמוני, החריץ'י, החריץ 'אטים צריך להיות בערך על גבי מסגרת מקסימלית או יותר מאשר רק על פני התדירות גבוהה יותר מאשר רק 3.

שתף פעולה ב-Slits

גם כאשר שני פלחי חשמל מבודדים פיזית, הם עדיין יכולים להיות מגנטיים דרך המטוסים הקרקע חופפים.אם זרמים זמניים גבוהים במגזר אחד, זה יכול לגרום למתח בתוך קטע סמוך באמצעות אינדוקציה הדדית.לפלס קרקע באמצעות גדר בין המגזרים מקטין את ההפיכה המגנטית הזאת באופן דומה, שמירה על מטוס מוצק ישירות ליד שכבת הכוח המסולקת מספק זרם שטף בתמונה הנוכחית.

מיקום Capacitor חוצה את הפיצול

טעות נפוצה היא הצבת קיבול מרתיעה כך שהטרמינלים שלה יושבים על שני איים שונים של כוח.זה למעשה מקצר את הבידוד בין האיים, ומאפשר רעש לדמם.תמיד להבטיח שתי כריות אדמה על אותו קטע כוח (או על פי לוח הכוח ומטוס הקרקע, לעולם לא לשפשף שני איים שונים כוח).

מסקנה

פלח מטוס כוח הוא טכניקה חזקה אך מנוחת בעיצוב של יושרה אות במהירות גבוהה.כאשר מיושם עם אסטרטגיה ברורה ואומת באמצעות סימולציה, זה יכול להפחית דרמטית את הקרוסטור, תנודות מתח, ו EMI, המאפשר הפעלה אמינה בשיעורי נתונים מעל 25 Gbps.המפתח הוא לטפל פלמנט כחלק מעיצוב הוליסטי PDN הכולל תכנון קפדני, מיקום קפדני, ונתיב קפדני של ביצועים אלקטרוניים, כדי למנוע ממות יכולות להיות מסוגלות של כלי ייצור מלא של כלי חשמל מודרניים.

לקריאה נוספת, ייעוץ בהערות של התעשייה כגון FLT:0 (Cadence Sigrity Applicationnotes) או ב-Booking:2) "Signal and Power Integrity - סימפולציה" מאת אריק בוגאטיבראט' 3.