Power Plane Segmentasyonunu Anlamak

Power uçak segmentasyon, baskılı devre kurulunda (PCB) bir tasarım tekniğidir ve sürekli güç dağıtım katmanının çok sayıda elektriksel olarak izole edilmiş ada veya bölgelere bölünmesidir.Her bölge, devre içindeki belirli bir fonksiyonel blok veya gerilim domaini tedarik etmek için görevlendirildi. birincil hedef, hassas ve gürültülü bölümler arasındaki gürültüyü kontrol etmektir ve yüksek hızlı sinyal için temiz bir güç ağı (PDN) korumaktır.

Tipik bir multi-katlı PCB'de, güç uçağı ve zemin düzlemi, uçakla bağlantı kurmak için paralel bir plaka kapasitör oluşturur ve düşük frekanslı bir güç dağılımı sağlar. Güç uçağı sürekli olarak, bir devre blok tarafından üretilen gürültü, belirlenen hatlar boyunca bakırı kaldırarak elde edilir, sadece gerekli olan bağlantıların üzerinden bağlantıya geçer.

Segmentasyon Mevcut Yollara Nasıl Etkiler

Mevcut geri dönüş, sinyal akımının karşı kısmı ve doğal olarak referans uçaktaki boşluklar (güç veya zemin) hemen sinyal izlerinin üstüne konmaktadır. Yüksek frekanslarda, geri dönüş, cilt etkisi ve yakın etkisi nedeniyle doğrudan izler ve ciddi bir sinyal kesintisi sağlar. Proper segmentasyon, mevcut yollar sürekli ve düşük kesintiye uğramaya zorlandığında, tüm zeminli sinyalleri büyük bir döngü alanı yaratarak.Bu detour hızla azalır.

Yüksek Hızlı Sinyal Dürüstlüğünde Önemli

Saat frekansları ve veri oranları çok-gigahertz aralığına itilirken, küçük miktarda güç uçağı gürültüsi bile göz önüne geçebilir, jitter ve biraz hata. Power uçak segmentasyonu sinyal bütünlüğüne üç kritik yön verir:talk, gerilim stabilitesi ve elektromanyetik müdahale.

Kesirin

Crosstalk, bir sinyal çiftlerinden birinin karşılıklı kapasite ve indüktör aracılığıyla bir bitişik sinyale dönüşür. Sürekli bir güç uçağı, sensörün hassas sinyalleri için ortak bir konduit olarak hareket eder.Kapalama boyunca tek bir karışık enerji ayırıyor. Örneğin, bir dijital işlemcinin güç uçağının analog sensörünün gücü uçağının geçişini engelleyen bir sistemdeki gürültüyü en azından 20 kata kadar uzatan bir kanala ayırıyor.

Minimiz Gergasyonları

Yüksek hızlı devreler, PDN'de stabil tedarik gerilimlerini talep eder (örneğin ±5% veya daha az). Hızlı geçiş akımları ohmik damlalara (IR drop) ve indüktif geçici talep eder ve PDN'de etkili bir döngü alanını azaltır. Bu, büyük, sürekli güç uçağının düşük direnci ve indüktörlük oranını azaltır, ancak aynı zamanda tüm uçak tedarikini yüksek hızda azaltır.

Aşağıya EMI

Elektromanyetik müdahale yüksek frekanslı akımların istenmeyen radyasyonundan ortaya çıkar.Bir referans uçağındaki boşluk, zemin düzlemden veya segmentlerden oluşan segmentlerin harmoniklerini diktemesinde bir slot anteni olarak hareket edebilir. Segmentasyon, eğer dikkatlice uygulanmazsa, aslında kısaltılır ve etkili anten büyüklüğü azalır.

Power Plane Segmentasyonları için tasarım

Etkili güç uçak segmentasyonu sadece bakırdaki rastgele yuvaları kesmez. Devrenin işlevsel bölümleme, frekans içeriği, mevcut çizim ve elektromanyetik uyumluluk gereksinimleri göz önünde bulundurmak için sistematik bir yaklaşım gerektirir.

Segmentasyon Stratejisi

Üç temel GPU kılavuz segmentasyon: [DÜDÜ:0) işlev[Dönetici:0)) [Dönetici:2) gerilim[Dönetici: 3 ) ve [[Döneticileri/Döneticileri) farklı frekans segmentleri arasındaki baskı gruplarının azaltılması için farklı adalar (örneğin, yüksek frekanslı veya alt segmentler arasındaki farklı sinyal segmentleri ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı bir şekilde devreler.

Via Placement and Inductance Management

Vias, bir güç segmentini şu anki uçağa veya diğer katmanlarına bağlanmak için en yaygın yoldur. Ancak, her bir set bir dizi kanala ek olarak, yüksek çözünürlüklü bağlantıları sağlamak için bu kesintiye yol açıyor ve segmentasyon sınırının üzerinden geçiş yapmak için mümkün olduğunca yakın bir şekilde yerleştirin.

Ground Plane Integrity ve Stitching

Katı bir zemin uçağı tüm güç düzlemi çabalarının temel taşıdır. Zemin uçağı, sinyallerin birincil geri dönüşü yolunu sağlar ve her güç segmentinde gerilim için bir referans olarak hareket eder. Segmentasyon asla zemin uçağı parçaları kırmamalıdır; zemin düzlemi bir iç katmanda sürekli olarak kalmalıdır ve bir zemin katın içinden zemin katlanarak, zemin bölmesi ile aynı geri dönüş problemlerini aşacaktır.

Bitirme ve Decoupling

Kompozisyon doğrudan güç bölmesinin başarısını etkiler. Her büyük IC tamamen atanmış güç segmentinde yer alır. IC'nin diğer tarafta otururken bir parçaya da yer vermesi gerekir - bu güçler bölmenin faydasını ortadan kaldırırlar, yüksek hızlı bir şekilde, yüksek hızlı bir şekilde, her iki belleke de sahiptir.VD adaları ve VD adaları diğer tarafta oturtmak için özel bir güç haline getirirler.

Gelişmiş Teknikler ve Simülasyon

Modern yüksek hızlı tasarım kuralları kuralların kurallarından daha fazlasını gerektirir; tam dalga elektromanyetik (EM) üretimden önce güç uçak segmentasyonunun etkinliğini doğrulamak için tam dalga elektromanyetik (EM) simülasyonunu talep ederler.

3D EM Simulators kullanarak

Ansys HFSS, CST Mikrodalga Stüdyosu veya Cadence Sigrity gibi araçlar, kontrol noktaları ile, çiftlikler aracılığıyla ve decouplinglinglinglinglinglinglingcatorlar ile ilgili olarak, bu simülasyonlar resonances, dürtüsel incelemeden açık olmayan yollar tespit edebilir ve geri dönülemez. Örneğin, bir simülasyon, belirli bir güç segmentinin paralel olarak, işletim frekansına sahip olduğunu ortaya çıkarabilir.

Stackup Optimizasyonu

Katmanlı çöp kutusu seçimi doğrudan güç uçak segmentinin nasıl performans gösterdiğini etkiler. Standart 8 katmanlı bir gemide, ortak bir yığın tabakaları sıkı bir şekilde ortaya çıkarabilir: Top (signals), GND (solid), PWR (egmented), Signal, PWR (gerekli) bir zemin olmadan, diğer her bir yere doğrudan bitişik bir güç katmanını korumak için, düşük maliyetli bir darbe katmanını azaltmalıdır.

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

Yararlarına rağmen, güç uçak segmenti genellikle yanlış anlaşılır, daha iyi değil daha kötü sinyal bütünlüğüne yol açıyor.

Tamamlanmamış Segmentasyon

Segmentler arasındaki dar bakır köprüleri terk etmek amaç dışı yenilgiler olmak amaçlanmıştır. İnce bir bakır izi bile gürültüyü ortaya çıkarmanıza izin verir.Her zaman bir tasarım kuralı kontrol (DRC) ile segmentasyon boşluğunun sürekli ve yeterli genişlikte (tipik olarak >0.5 mm) Conversely, ayrıştırmaların çok geniş olmasını sağlar ve bölmenin etrafındaki kesintiye uğramasını sağlar.

Unintended Antennas

Uzun, güç uçağındaki dar yuvalar, uçaktaki en yüksek sinyalin dalga boyun eğlendiricisi olarak hareket edebilir.Bu, EMI uyumluluk başarısızlıklarına neden olabilir.Bu, slotunuzun en yüksek uyumsuz 1/10'unu önlemek için, uçaktaki en yüksek çözünürlükte 1 GHz'i birbirine bağlayan bir sinyale güçlü bir şekilde yayılabilir.

Across Splits

İki güç segmentleri fiziksel olarak izole edildiğinde bile, bu manyetik darbeyi azaltırlar. Benzer şekilde, bir zemin katı uçakla doğrudan bitişik bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir şekilde bir gerilime yol açabilirler.

Decoupling Capacitor Placement Across Splits

Ortak bir hata, aynı güç segmentinde (veya güç segmentinde ve zemin uçaktaki) bir şarj cihazı koymaktır. Bu, adalar arasındaki izolasyonu etkili bir şekilde kısaltır, iki güç segmentine de sığmalıdır.Her zaman iki kapasitör pedleri de aynı güç segmentinde (veya iki farklı güç adalarına ve zemin uçağa bindirme) Aynı ilkeye asla izin vermez.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Power uçak segmentasyon, 25 Gbps'yi aşan veri oranlarında güçlü ama nuanced tekniğidir. Dikkatli bir tabaka yığını planlama, titiz bir bileşenle uygulandığında, sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan elektrik uçak segmentasyonunun tam potansiyelini kullanabilir.

Daha fazla okuma için, endüstri referansları gibi başvurular:0)Cadence Sigrity başvuru notları) veya yaygın kullanılan ders kitabı [[ENFLT:2)"Signal ve Power Integrity - Basitleştirilmiş" Eric Bogatin[DÜye Olmayanlar İçin[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.