Robust Power Integrity Analizlerini Beton Sahneleri sırasında Uygulamalı Stratejiler
Giriş: Modern PCB Tasarımda Güç Dürüstlüğünün Büyütmesi
Güç bütünlüğü (PI) yüksek hızlı, yüksek çözünürlükte bir faktör haline geldi.Depresyon gerilimi, mevcut talepler yükselir ve hız hızlar artar, temiz ve istikrarlı bir güç teslimat ağı (PDN) artık ikincil bir endişe değil - ilk sipariş tasarım kısıtlamalarıdır. Kötü tasarlanmış bir PDN, zamanlama jitter, degrad sinyali kalitesi, elektromanyetik emisyonları arttırır ve hatta işlevsel başarısızlıklar sağlar.
Erken Planlama ve Tasarım
Bir Güç Bütçesi ve PDN Impedance Target
Güç bütünlüğü analizi herhangi bir düzen izlerinin çekilmesinden önce iyi bir sapma başlar.İlk adım, PIZLI'nın normal ve dinamik mevcut tüketimi için hesapların her IC, FPGA, ASIC ve analog devrenin.Datasheet özellikleri ve en kötü durum işletim koşulları kullanılarak, toplam mevcut per gerilime göre hesaplanır.[Dönemli)[Dönemli)[0]
Low-Inductance Power Dağıtımı için aksesuar ve malzeme seçimi
Kurul çöp tasarımı PDN'in hatalı bir şekilde etkisi vardır. Özel bir güç uçağı ve bir sağlam zemin uçağı birlikte düşük seviyeli bir uçak kapasitesi ile birlikte kapatılabilir.Yüksek çözünürlükte Erken:0.Dk[Dk[DKDKDKDKDKDKDK] malzemeler, bu kapasiteyi artırmak için, ancak mevcut iki uçlu düzlemde kesintiye uğramadan sonra tekrarlanan düzlemde devre dışı bırakılmalıdır.
Eleştirel Güç Yolu Tanımlama ve Dekoupling Strateji Planlama Planlama
Tüm bileşenler PDN. Yüksek hızlı dijital işlemciler, anahtarlama düzenleyicileri ve RF güç yükselteçleri, düşük hızlı geçişler talep eden yüksek çözünürlükte, sabit yük devretmeler için yüksek çözünürlükte olan sabitler.Bu haritalamalar, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte sabitler için hassastır.
Simülasyon ve Modelleme Teknikleri
Frekans-Domain Analizi: Plane Resonances ve PDN Impedance
Frekans-bölge simülasyonu, güç uzayı çiftliği analizinin arka kemiğidir. PCB'yi 2D veya 3D elektromanyetik yapı olarak modellemek için, mühendisler, Ansys SIwave, Cadence Siity PowerDC/PowerSI gibi cihazlarla karşı karşıya kalabilirler.
Zaman-Domain Transient Analysis Using SPICE and IBIS Models
Frekans-bölge analizi size PDN'in imkansız olduğunu söylerken, zaman-bölge simülasyonu, IC Supply pins'te dinamik olaylar sırasındaki gerçek gerilim dalgalanmalarını gösterir. SPICE simülasyonları, satın alınan uçak ve modellerle, çift geçişli simülasyonlar ile ilgili yeterli miktardaki şarj edilebilirliği tespit ederse, mevcut bir geçici adımların ve PDN'in sabit bir sürelerini doğrulayabilir.
Güç ve Signal Networks arasındaki Elektromanyetik Coupling
Güç bütünlüğü, sinyal bütünlüğü ve EMC ile ilgilidir. Zemin veya güç uçağındaki çapraz slotların geri dönüş süresiz sonsuzluklar yaratır, ortak nokta radyasyonu sağlar. Tam dalga 3D EM, yönetim kurulunun kritik bir net veya bir temsilcisi bölümü, gürültünün çiftlerinin sinyal izlerinin izlerinin nasıl doğrultulmasını gösterebilir.Bu analizin çoğu zaman PDN ve yüksek hızdaki bağlantıların kapatılmasını sağlar.
Tasarım Optimizasyon Stratejileri
Decoupling Capacitor Placement ve Mounting Inductance Azalt
Capacitor yerleştirme, yüksek frekanslarda etkili bir şekilde kesintiye uğratmaktadır. IC pins veya pins'ten uzak olan bir kapasitör, aynı tarafta kurulun ve 50'lerin arasında, yüksek frekanslarda etkili bir şekilde yer alan yüksek çözünürlükte.BGA paketlerine yerleştirerek, doğrudan şarj cihazı veya yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan kablolar kullanarak.For BGA paketlerine uygun olarak, sabitlenebilirlik sağlar.
Low-Impedance Connections için Via Optimizasyon
Vias, PDN'e endüktöre önemli bir katkıdır. Her bir kapasiteye sahip bir pedten gelen geçişler, yüksek çözünürlükte devre dışı bırakmak için birlikte, yüksek çözünürlükte bulunan plakalara kadar uzanan genişleyen bir dizi uygulama ile aynı şekilde yapılır.To minimize this, use larger-diameter throughs (düşükümlü) by the water connectionsed by its road.In high-loglar aracılığıyla sadece uzun süre boyunca gömülür.
Plane Excitation and Split Plane Management
Birden fazla gerilim domaini ortak (örneğin, 1.8V, 3.3V, 5V), tek bir uçak bölmesi yerine, farklı katmanlarda kontigz uçakları kullanmayı düşünün.Her uçak çiftliği kendi boşluğunu oluşturur; farklı katmanlarda bitişik uçaklar, yüksek frekanslılar devam ederken DC'ye bölmek için bir araya gelmelidir.
Entegre Gerilim Düzenleme Modül (VRM) Modelleme
VRM, PDN'e düşük frekanslı enerjiyi sağlar, ancak çıktısı ve bant genişliği doğrudan PDN yanıtını etkiler. Model the VRM as a series dirençli and inductor (R) .). + L).
Geçerlilik ve Test
PDN Vector Network Analizlerini Kullanımının Impedance Ölçümü
Prototiplemeden sonra, PDN kritik yerlerde ( IC Power ball, VRM çıkışı ve sabit kapasitör pedlerle) bir araya gelmek, test noktalarına ulaşmak için düşük ücretli bir test tekniği ile VNA'yı ölçmek.Bir transfer testi puanları veya logolar kullanarak bu tür bir test noktalarına uygun bir şekilde test etmek.For probe can work for frequency (below 1 GHz).
Zaman-Domain Geri ve Transient Test
En kötü durumdaki işlem sırasında gerilim dalgalanmasını ölçmek için düşük çözünürlükte (örneğin, bir piçin biraz sırasını çalıştırın) veya FPGA'lara karşı çıkmak için düşük çözünürlükte bir çözüm kullanın.Influences of the correct drop operation (bent-current IR drop) and the DC dropors (bent-ple the design) Karşılaştırmak için, ekrandaki sesin frekansı veya veri oranını ölçen bir göstergesi olarak algılanır.
IR Drop Analysis and Thermal Thinkations
DC IR PDN, uzak yüklerde gerilim marjını azaltabilir. Bir DC analiz aracı kullanın (örneğin, PowerDC) havalimanları ve izler. yüksek akım raylar için (örneğin, 10A+), birkaç milili kapıdan gelen gerilimin düşmesi, PDN'in düşmesi gerekir.
Güç tarafından yapılan Emisyonların Ön Değerlendirmesi
Güç uçağı genellikle dar bant radiated emisyonları olarak ortaya çıkıyor. Yakın bir TV Prodüksiyonunu kullanın ve testin kurul yüzeyinin resmi bir EMC testi başarısız olması için analiz edilir; tasarım döngüsüne ek olarak, PDN engelleyici bir frekans oluşturabilir.If the PDN impedance can guide, recovery of the plane.
Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak
Deneyimli takımlar, uzlaşmayı tehlikeye atmış durumda bile.Bir sık sık hata tek bir tür dekonuplingling birkaç on yıl boyunca (örneğin, 10 μF, 1 μF, 10 nF, 1 nF, 1 nF) daha etkilidir; Bir diğeri, IC'den çok daha düşük çözünürlükte veya uzun süre boyunca bağlantılarını korumak için en düşük seviyedeki bir şekilde kontrol altına alınabilir.
Tasarım İş Akışına Bütünleme Analizi
Güç bütünlüğü analizi sorunsuz bir şekilde, her büyük tasarım aşamasında “kontrol noktası” oluşturmak için: yığınlama tanımı (yaklaşık 2D uçak dürtüleri veya otomasyonları) bu kontrolleri çalıştırmadan sonra, bir tasarım kuralının (kahraman ve IR bırakma) ihlal edilmesinden sonra, bir hata veya mesafe ve bakırın çıkarılmasından sonra (örneğin, bir hata yazısının değiştirilmesi veya otomasyonu kullanarak) bir tasarım kuralının düzeltilmesine izin vermek için simülasyonu kullanın.
Future Trends and Advanced Topics
Veri oranları 100 Gbps'yi aşıyor ve gerilimler 1V'nin altında düşerken, güç bütünlüğü otomatik olarak sinyal bütünlüğü ve elektromanyetik uyumluluk ile daha fazla iç içe geçmiş olacaktır. Gelişen teknikler, hızlı geçiş kenarlarını kullanarak ölçümler gerektirir, makine-öğrenme optimizasyonu ve bu eğilimleri kullanarak interconnect sentez araçlarının kullanımı otomatik olarak hedefli teslimat yapan uçaklarla otomatik olarak uyumlu hale gelecektir.
Sonuç: Erken ve Iterative Power Integrity Analizi
Robust güç bütünlüğü analizi tek bir adım değildir - yapılarla başlayan sürekli bir süreçtir ve prototiplerle sona erebilir.Bu makalede belirtilen stratejiler, düşük girişli bir yığınlama işlemi seçilir, bu yöntemleri gerçekleştirmek sadece gerilim dalgalanmalarını ve EMI'yi azaltır ve aynı zamanda piyasadaki tümelleri hızlandırabilir.