高速電路中板級(jí)PI和EMI的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品開發(fā)的周期越來越短，信號(hào)傳輸?shù)膯栴}也日益復(fù)雜，電源完整性(PowerIntegrity，PI)和電磁輻射(Electromagnetic Interference，EMI)分析設(shè)計(jì)成為了高速電路設(shè)計(jì)和多信號(hào)系統(tǒng)面臨的最主要問題之一。在可預(yù)見的下個(gè)十年里，這個(gè)問題將會(huì)因?yàn)楦斓男盘?hào)速率，更高的集成度以及更大的數(shù)據(jù)吞吐量而變得更加棘手。信號(hào)換層時(shí)的信號(hào)過孔、連接各個(gè)參考地之間的地過孔以及參考平面的不連續(xù)都有可能會(huì)在電源/地平

2、面間激勵(lì)起諧振，從而引發(fā)GHz的寬頻噪聲，連接器中差分對(duì)的不平衡引發(fā)的共模噪聲都將會(huì)耦合到電源分配網(wǎng)絡(luò)(Power Distribution Network，PDN)上，并在PDN供電路徑上傳播。這些噪聲不僅會(huì)抑制PI方面的性能，降低噪聲容限，也會(huì)成為電磁干擾的源頭。如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期沒有特別注意PI、EMI的問題，只是憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)的話，在產(chǎn)品后期測(cè)試驗(yàn)證的時(shí)候就會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，這無疑增加了產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本。所以如何能在產(chǎn)

3、品的設(shè)計(jì)初期，在印制電路板(Printed Circuit Board，PCB)板級(jí)就開始考慮PI、EMI問題是一種既能縮短產(chǎn)品周期又能節(jié)約成本的上上之選。
　　 有鑒于此，本論文從理論分析和實(shí)際設(shè)計(jì)兩方面入手，重點(diǎn)研究了PCB板級(jí)PI和EMI的分析方法和抑制措施。首先，在理論基礎(chǔ)部分，我們針對(duì)多層PCB中的PI問題，從麥克斯韋方程出發(fā)，通過電磁場(chǎng)的模式理論以及格林函數(shù)方法，推導(dǎo)出任意形狀PCB板的諧振方程，并針對(duì)矩形板擴(kuò)展了原

4、有的模式理論，模擬實(shí)際工程應(yīng)用中會(huì)在電源板周圍加地過孔的做法，將加了地過孔的部分或者全部邊界等效為PEC邊界，而未加地過孔的部分仍為PMC邊界，從而給出不同邊界條件下的自阻抗和互阻抗公式。在實(shí)際設(shè)計(jì)部分：1)針對(duì)電源/地平面對(duì)之間的噪聲，我們研究了容性器件及結(jié)構(gòu)對(duì)多層PCB的PI及EMI的影響，主要包括去耦電容對(duì)降低電源地平面之間的輸入阻抗的作用、縫補(bǔ)電容在電源平面跨分割時(shí)的作用以及在頻率較高時(shí)使用嵌入式濾波器來降低電源地平面之間的輸入