Понимание основ PDN в печатных платах

Последствия плохо разработанной PDN весьма значительны: от периодических проблем до полного отказа системы.

Мы предлагаем вам ознакомиться с информацией, которую мы собрали по этому вопросу. Присоединяйтесь к нам, чтобы изучить важнейшие аспекты проектирования PDN в печатных платах с помощью нашего руководства.

Значение PDN в проектировании печатных плат

Поддержание целостности питания при проектировании печатных плат - задача, которая возрастает с каждой итерацией проектирования. При снижении напряжения на ядре до 1,2 В и ниже требования к току неизбежно возрастают, что приводит к увеличению падения IR (IR drop = I * R). Кроме того, стремление к более компактной электронике требует уменьшения количества слоев и повышения плотности схем, что оставляет меньше места для силовых цепей. Виасы вносят дополнительные сложности, часто создавая эффект "швейцарского сыра" в плоскостях питания.

Жизнь разработчика печатных плат наполнена проблемами, связанными с PDN, - интерпретацией различных инструкций от разработчиков оборудования или инженеров по обеспечению целостности питания, которые поступают по различным каналам связи, таким как электронные письма, звонки или общепринятая мудрость. Эти директивы необходимо усвоить и применить к многочисленным источникам питания. После этого конструктор сталкивается с дополнительными требованиями по минимизации размеров, сокращению количества слоев и компонентов, часто в немыслимые сроки.

Учет электромагнитных помех (EMI)

С увеличением скорости работы схем восприимчивость к ЭМИ от внутренних и внешних источников может стать более актуальной проблемой. Для смягчения проблем, связанных с ЭМИ, стратегическая конфигурация плоскостей питания и заземления может обеспечить эффективное экранирование.

Решение проблем с отскоком от земли

Одновременное переключение цифровых сигналов может привести к возникновению одновременного коммутационного шума (SSN) или дребезга земли. Это типичное явление для шин памяти или данных, которое может привести к тому, что уровни сигналов не смогут вернуться к намеченному опорному уровню земли, в результате чего они будут скакать выше него. 

Такой шум может нарушить правильную работу схемы и вызвать ложное переключение. Надежная сеть PDN минимизирует эти эффекты за счет стабилизации уровня земли.

Попробуйте PCBPit для лучшего решения по производству печатных плат >>.

Управление скачками напряжения

Шумы и пульсации также могут возникать при переключении источника питания, что приводит к перекрестным помехам в соседних схемах и негативно сказывается на целостности сигнала в этих схемах.

Определение импеданса PDN в печатной плате

PDN включает в себя все компоненты, подключенные к шинам напряжения и заземления, в том числе плоскости питания и заземления, соединительные шины, развязывающие конденсаторы, обеспечивающие стабильность мощности, и любые медные элементы, подключенные к первичным шинам питания. Импеданс PDN включает паразитные эффекты, такие как емкость и индуктивность, возникающие при подключении к интегральным схемам (ИС).

Основные паразитные элементы, которые существенно влияют на импеданс PDN, включают в себя:

  • Емкость плоскости - Емкость, существующая между плоскими слоями PDN.
  • Индуктивность конденсатора - Паразитная индуктивность выводов конденсатора, влияющая на саморезонанс.
  • Индуктивность трассы - Индуктивный вклад от трасс, передающих энергию, в общую PDN.

Почему импеданс PDN имеет значение при проектировании печатных плат

Важность импеданса PDN хорошо известна разработчикам высокоскоростных и высокочастотных устройств, и вскоре все разработчики должны будут перенять эти знания с развитием технологий. Здесь мы обобщим важнейшее влияние импеданса PDN на поведение печатной платы:

Последствия шума шины питания

Переходные токи могут вызвать колебания напряжения или пульсации на печатной плате, что напрямую зависит от профиля импеданса PDN на разных частотах.

Демпфирование колебаний шины питания

На шине питания могут появиться звон или затухающие колебания, что может быть следствием неправильного выбора размера развязывающих конденсаторов или пренебрежения частотой их саморезонанса.

Необходимость адекватной развязки

Традиционные конденсаторы все чаще не могут обеспечить достаточную развязку в печатных платах для быстрой логики из-за их ограниченной частоты саморезонанса (около 100 МГц). Чтобы компенсировать это, разработчики используют межплоскостную емкость и новые конденсаторы с частотами саморезонанса в диапазоне ГГц для достижения достаточной развязки в высокоскоростных и высокочастотных приложениях печатных плат.

Поделиться:

Другие посты

Печатная плата

Почему печатные платы экологичны?

Почему печатные платы экологичны? Печатные платы (ПП) - это невоспетые герои современной электронной промышленности. Они играют жизненно важную роль в

ru_RUРусский