高速印制电路板中电源完整性的优化设计

刘学杰,高进

(洛阳光电技术发展中心 电装分厂,河南 洛阳471009)

摘要针对空空导弹高速图像信息处理板上出现的电压压降较大,导致集成电路无法正常工作的问题,将电源完整性理论与PCB设计实例相结合,提出了解决高速印制电路板中电源完整性的措施,并将压降控制在0.5%以内,为日益复杂的高速印制电路板设计提供了参考。

关键词电源完整性;谐振;直流压降

收稿日期:2015-05-30

作者简介:刘学杰(1980—),男,工程师。研究方向:信号完整性分析。E-mail:81820591@qq.com。高进(1964—),男,博士。研究方向:电路与系统。

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.12.040

中图分类号TN710文献标识码A

Optimal Design of Power Integrality in High Speed PCB

LIU Xuejie,GAO Jin

(Electric Power Plant,Luoyang Optoelectronic Technology Development Center,Luoyang 471009,China)

AbstractThe power integrality theory is applied to PCB design to address the abnormal operation of the integrated circuits caused by voltage drop in high speed image information processor of air-to-air missiles.Effective solutions to the integration of power in high speed PCB are proposed with voltage drop confined to 0.5%,providing a reference for the design of high speed PCB that is becoming more and more complicated.

Keywordspower integrality;resonance;DC voltage drop

随着空空导弹高速图像信息处理板上DSP、FPGA等大规模数字集成电路的广泛应用,信号的频率也越来越高,图像信息处理板出现电源压降较大的问题。频率较低时,可将电源和地作为一个完整的参考平面,电源压降较小。但高频时,由于分布电感ESL的影响,电源、地平面相当于一个谐振腔,具有谐振特性。电源平面其实可看成是由较多电感和电容构成的网络,也可看作是一个共振腔,在一定频率下,这些电容和电感会发生谐振现象,从而影响电源层的阻抗。随着频率的增加,电源阻抗是不断变化的,尤其是在并联谐振效应显著的时候,电源阻抗也随之明显,因此在瞬间电流通过时便会产生一定的电压降和电压摆动[1]。而大部分数字电路器件对电源波动的要求在正常电压的±5%范围之内,因此造成数字电路器件不能正常工作[2]。……