高速PCB 同步开关噪声仿真抑制分析.pdf

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1、第37卷第4期电子器件V0lI37No．4ChineseJournalofElectronDevicesAug．20142014年8月SuppressionAnalysisofSSNSimulationinHigh·SpeedPCBYUQingwang，ZHANGChibinh，WANGGuangping(1．SchoolofMechanicalEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China；2．AviationMotorControlSystemInstitute，WuxiJiangsu214063，China)Abst

2、ract：FromtheaspectofPowerIntegrity(PI)，theeffectivewayofsuppressingsimultaneousswitchingnoise(SSN)isreducechip’Sinputimpedance．Withthemethodoftargetimpedancedeterminedbythenumberofdecouplingcapacitancewhich~equencydomainlogarithmicisusedtooptimizepowerdeliverynetwork(PDN)．BasedonXX—electroni

3、c-controllerPCB，ahigh—speedcomplicatedPCB’PDNisanalyzedandoptimizedbyAnsoflS1waveandusingtime—domainobservestheinhibitionofSSNbyAnsoflDesigner．ThesimulationresuhesshowthattheoptimizationofpowerdistributionnetworkcanreduceSSNeffectively．Keywords：PI；SNN；targetimpedance；AnsoflS1wave；AnsoflDesig

4、nerEEACC：5230doi：10．3969／j．issn．1005—9490．2014．04．006高速PCB同步开关噪声仿真抑制分析余青旺，张赤斌，王广平(1．东南大学机械工程学院，南京210096；2．中航工业航空动力控制系统研究所，江苏无锡214063)摘要：从电源完整性(PI)的角度分析了抑制同步开关噪声(SSN)的有效途径——降低芯片供电电源的输入阻抗。使用目标阻抗法，并对给定最大去耦电容容值种类的条件下，使用频域对数法进行电源地分配网络(PDN)的优化。以XX电子控制器的PCB板为例，使用AnsofiS1wave及AnsoflDesigner仿真软件，对复杂高

5、速PCB板PDN进行优化设计，并通过时域观察优化前后SSN的抑制情况。仿真结果表明：通过优化PDN能够有效降低SSN。关键词：电源完整性；同步开关噪声；目标阻抗；AnsoflS1wave；AnsofiDesigner中图分类号：TN41文献标识码：A文章编号：1005-9490(2014)04-0609-04电源完整性PI(PowerIntegrity)是指系统工作1同步开关噪声分析及解决方法下电源波形的质量。在复杂的高速PCB中，有多个高速芯片，同步翻转的输人／输出IO口也越来越多，1．1SSN噪声分析并会产生瞬间变化的大电流，这个电流在经过电源用图1的简化模型来分析CMOS

6、电路的SSN。供电网络时由于阻抗的存在产生交流压降，并会通当输入端电平在高低切换时，PMOS／NMOS管会同过电源网络干扰其他器件，即为同步开关噪声SSN时导通，产生尖峰电流，在经过封装电源引脚电感和(SimultaneousSwitchingNoise)⋯。一方面高速器件电源平面电感时(假设等效直流电阻很小，只考虑性能不断提高，工作频率越来越高，产生的谐波噪声交流感抗)，其加在芯片上的电源电压下降为：也越来越高；另一方面功耗变大且供电电压变小，电AV=崇+di(1)压噪声容限变小，电源完整性也变越发突出。本文以XX电子控制器PCB板为例，运用频域若有Ⅳ个驱动器同时切换则芯片引

7、脚产生的压降目标阻抗法对PCB板3．3V电源分配网络进行PI为N镪AV若产生的瞬态电流在经过封装地引脚电感和地设计，并提出在给定电容容值种类前提下使用对数坐标法对电源分配网络PDN(PowerDistribution平面电感，则会在芯片地和系统地之间直接产生地Network)进行优化，并从时域的角度观察优化前后弹噪声：同步开关噪声抑效果。=【Lg(di／dt)+蹭(di／dt)](2)收稿日期：2013—07—24修改日期：2013—08-14第4期余青旺，张赤斌：高速PCB同步开关噪声仿真