电源完整性仿真与EMC分析 - 图文 下载本文

常见的电容的引线方式有以下5种,如图1-6所示,其中第5种在焊盘上开孔目前公司的工艺不推荐,在此只作分析,首先,我们分别计算了VCC3.3V到电容管脚的引线和过孔的电感,

图1-6

得到以下5组数据(单位:亨利): L001 2.82101E-010 L002 2.70197E-010 L003 8.36196E-010 L004 9.23669E-010 L005 3.65286E-010

为了尽量减小引线电感,在设计中我们可以优先采用第2种引线方式,其中第4种引线方式在传统的PCB设计中广泛采用,由于这种引线方式会带来较大的引线电感,建议在高速PCB设计中尽量不要采用。

接下来,我们对电源/地的回路作进一步分析,提取了第二种引线方式的SPICE子电路,

得到的结果如下:

VCC3.3V到电容PIN1的子电路为: .subckt cap_2_via_vcc 1 2 3 C001 4 3 1.27114E-010 V001 1 5 DC 0 L001 5 6 1.39697E-010 R001 6 4 0.00663062 V002 4 7 DC 0 L002 7 8 1.39697E-010

5

R002 8 2 0.00663062 .ENDS cap_2_via_vcc

电容PIN2到GND的子电路为: .subckt cap_2_via_gnd 1 2 3 C001 4 3 1.28742E-010 V001 1 5 DC 0 L001 5 6 2.75467E-010 R001 6 4 0.00513052 V002 4 7 DC 0 L002 7 8 2.75467E-010 R002 8 2 0.00513052 .ENDS cap_2_via_gnd

通过以上过程,我们得到了回路所有构件的RLC参数,由此我们可以建立以下电流回路,如图1-7所示。

VCC3.3V -----子电路1----- pin1 ----- 电容(C/ESL/ESR)----- pin2 ----- 子电路2 ----- GND

VCC SUBCKT1 CAP ESL/ESR/C SUBCKT2 GND

图1-7

定义各部分子电路的连接关系,我们可以得出电容和引线/过孔对结果的影响,取电容值为:1000pf ;ESL=5E-10;ESR=0.065(AVX),得到无引线电容和考虑过孔与引线电容的频率响应曲线如图所示,其中红色曲线为无引线电容的阻抗-频率曲线,兰色曲线为有引线/过孔的阻抗-频率曲线,我们可以得出分析结果如图1-8所示。 1) 由于引线及过孔的分布参数存在,电容的谐振点会向低频率漂移;

2) 由于在电源地之间加入了电容、引线及过孔,会带来新的谐振点,在设计中必须充分

加以考虑。

6

图1-8

3、电源完整性仿真电容的建库问题:

根据公司现有的电容库,我们选择出一部分常用于PI仿真的电容如下表(参数取自AVX): X7R C 0.1u 0.01u 4700p 3300p 2200p 1000p NPO 1000p 470p 330p 220p 100p 68p ESL 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 5E-10 ESR 0.035 0.097 0.134 0.157 0.186 0.261 0.065 0.09 0.1 0.125 0.175 0.206 c

7

表1-1

由上表的参数,得到如下的无引线电容的阻抗-频率曲线,如图1-9所示。

图1-9

考虑引线与过孔的影响,可以推算出电容加上两端引线和过孔的阻抗-频率响应曲线,如图1-10所示:

8