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PCB特性影响电源分配网络(PDN)功能

电源分配网络(PDN)的基本设计规则告诉我们,最好的性能源自一致的、与频率无关的(或平坦)的阻抗曲线。这是电源稳定性非常重要的一个理由,因为稳定

  电源分配网络(PDN)的根本规划规矩告知咱们,最好的功能源自共同的、与频率无关的(或平整)的阻抗曲线。这是电源稳定性十分重要的一个理由,因为稳定性差的电源会导致阻抗峰值,从而劣化平整的阻抗曲线,以及受电电路的功能。

  因为没有阻抗途径是彻底平整的,所以咱们需要做一些规划调整。本文旨在协助你做出一些对体系功能影响最小的折衷。

  源阻抗应该匹配传输线阻抗。

  一般来说,这是S参数丈量和一切射频设备的根本前提。源阻抗(最常见的是50Ω)连接到阻抗与源匹配的同轴电缆,负载也端接到相同的阻抗。这种做法完成了完美的平整阻抗,不管是从源看到负载仍是从负载看到源都是共同的。

  稳压器的输出阻抗能够被认为是一个源,而PCB层能够看作是一根传输线。后端去耦电容便是负载。

  传输线根本原理

  当频率低于传输线谐振频率时,传输线特征阻抗能够用电感和电容项界说。电容能够在传输线远端没有端接时丈量。电感能够在传输线远端短路时丈量。传输线的特征阻抗取决于这两个丈量成果,即:

  

  电感和电容交叉点的频率便是特征阻抗,等于:

  

  正确匹配的传输线出现彻底平整的阻抗曲线,其起伏等于特征阻抗。不正确端接的传输线出现为电容或电感性质,在传输线谐振频率的倍数处会产生许多谐振和抗谐振频率。假如传输线是电容性质,那么抗谐振首要产生。假如传输线是电感性质,那么谐振先产生。在两种情况下,初次谐振或抗谐振的频率为:

  

  图1用50Ω同轴电缆仿真显现了这些联系。未端接终端阻抗是在电缆结尾开路、短路和匹配端接的情况下丈量的。

  

  图1:传输线近端阻抗开路(蓝色)、短路(赤色)和正确匹配(绿色),别的一种风趣的联系。

  在传输线和源不匹配的情况下,有两种或许的解决方案,详细取决于端接电阻是大于仍是小于特征阻抗。假如端接电阻小于传输线的特性阻抗,那么抗谐振峰值会超越端接电阻。这些阻抗峰值被界说为:

  

  谐振最小值等于端接电阻。

  假如端接电阻大于传输线的特征阻抗,那么谐振峰值等于端接电阻。抗谐振最小值被界说为:

  

  运用前面端接电阻分别是24.9Ω和210Ω的仿真模型能够显现这些联系,图2中端接电阻是匹配的。

  

  图2:传输线未端接终端阻抗24.9Ω(蓝色)、210Ω(赤色)和正确匹配(绿色)。

  这些联系在图3的对端接24.9Ω和210Ω的50Ω同轴电缆丈量中得到了承认。

  

  图3:对端接210Ω(赤色)和24.9Ω(蓝色)的50Ω同轴电缆的丈量成果。

  这些概念被扩展到实践的一块双面印刷电路板,在这块PCB上面积为4.5“ x 6.3”的裸铜箔中心焊接有一个SMA连接器,如图4所示。

  

  图4:运用一块面积为4.5“x6.3” 、一个边有个SMA连接器的双面铜箔板丈量PCB的开路(绿色)和短路(橙色)阻抗。该阻抗还用SMA连接器正对面的2.7Ω(蓝色)和10Ω(赤色)端接电阻进行了丈量。电阻用十分短的编带连接到PCB,以便尽量减小互连电感。

  咱们能够运用图4中的示波器丈量成果近似计算PCB的特征阻抗。电容是用符号M3估量的。

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