抑制同步开关噪声超带宽电磁带隙结构探究

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1、抑制同步开关噪声超带宽电磁带隙结构探究　　摘要：针对抑制印刷电路板中电源平面与接地平面之间的同步开关噪声问题，提出了一种新型的二维电磁带隙结构（BSEBG）。这一新型结构的设计基于在正方形金属贴片的四角刻蚀出折线型缝隙以降低贴片的有效电容，应用折线以增加相邻贴片的有效电感，单元晶格由折线与含有缝隙的正方形金属贴片桥接构成。仿真分析结果表明：相比于同参数的Z?bridgedEBG电磁带隙结构，当抑制深度定义为-30dB时，BSEBG结构阻带范围从220MHz到超过20GHz，相对带宽增加了约15%，阻带下限截止频率降低了110MHz。

2、关键词：同步开关噪声；电磁带隙；超带宽；印刷电路板中图分类号：TN41?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）23?0139?03Researchonthestructureofultra?widebandelectromagneticbandgapforsuppressionofsynchronousswitchnoiseLIANGBo，LUHong?min9（SchoolofElectronicEngineering，XidianUniversity，Xi’an710071，China）Abstract：Ai

3、mingattheproblemofrestrainingthesynchronousswitchnoisebetweenthepowerplaneandthegroundplaneinprintedcircuitboard，anew2?Delectromagneticbandgap（EBG）structureisproposed，whichisbasedonetchingthefoldgaponthecornersofthesquaremetalpatchtoreducetheeffectivecapacitance.Thefol

4、disusedtoincreasetheeffectivecapacitanceoftheadjacentpatch.Theunitlatticeismadeupofthefoldandsquaremetalpatcheswithgap.ThesimulationresultsindicatethatcomparedtotheZ?bridgedEBGstructurewiththesameparameters，thestopbandrangeofBSEBGisfrom220MHztoover20GHzwheninhibitionde

5、pthis-30dB，andtherelativebandwidthisincreasedbyabout15%，thelower?cut?offfrequencyisdecreasedby110MHz.Keywords：synchronousswitchnoise；electromagneticbandgap（EBG）；ultra?wideband；printedcircuitboards（PCB）0引言9随着现代高速数字电路的发展，因为高时钟速率和低电压电平等原因，电源平面和地平面之间的同步开关噪声（SimultaneousSwi

6、tchingNoise，SSN）变成人们最关心的问题之一[1]。在印制电路板中当有些有源器件同时开关时，所产生的多种谐振模式会产生同步开关噪声，这会引起一系列诸如信号完整性和电磁兼容的问题[2]。由于在印刷电路板中系统的电磁兼容非常重要，电路设计者必须面对如何消除高速电路的SSN这一问题。为了抑制SSN，人们已经提出了许多种方法[3]，其中添加电源平面和接地平面之间的去耦电容是最常用的方法。由于去耦电容中存在寄生电感，寄生电感会产生自谐振与去耦电容，这限制了它的频率带宽，所以这种方法已经被证明不能有效应用于频率高于600MHz的情况

7、[4]。最近，电源平面被设计成电磁带隙（EBG）结构来消除SSN，特别是在高频率段应用广泛[5]。EBG结构从最初的蘑菇型EBG结构发展到现在的共面型EBG结构，相对于蘑菇型EBG结构，共面型EBG结构不需要专门进行过孔柱设计和多个金属层[6?8]。本文提出了一种新型的超宽带共面BSEBG结构，其有效阻带为220MHz～20GHz，覆盖近20GHz的带宽。本文BS9EBG结构的关键点是在正方形贴片四角蚀刻折线型缝隙，并且相邻的单元之间通过折线形枝节链接。折线形缝隙大大增加相邻的电磁带隙单元之间的电感，它可以有效地抑制低频段的SSN，

8、拥有相对宽的带宽。仿真结果表明：本文EBG结构可以有效地抑制阻带的SSN开关噪声。1BSEBG电源平面的设计与分析现代高速数字电路的同步开关噪声范围[9]为100MHz～20GHz，为了有效地消除这种宽带噪声，人们已经尝试了很多方法来