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解决有缝隙的电源平面产生的问题的五种可用方法

发布时间:2014/4/23 20:12:30 访问次数:858

    现在许多产品需要多个直流(DC)电压工作。因此,有缝隙的电源平面成了一种普遍现象。然而,必须认识到,有缝隙的平面需要布线限制以避免迹线跨越缝隙。

   解决有缝隙的电源平面产生的问题的五种可用方法如下:

   ·分割电源平面而遵守布线限制。

   ·每个直流电压使用一个独立的完整电源平面。

   ·为一个或多个电压设置“电源岛”。电源岛就是在一个或多个集成电路下面的信号层上(通常在电路板的顶层或底层)的一个小的单独的电源平面。

   ·在一个信号层上布设一些(或全部)直流电压作为迹线。

   ·最后一种方法就是在LC-04A迹线跨越缝隙平面处加拼接电容器。

   每种方法都有它的优缺点。当直流电压只用于相互邻近的~个或多个集成电路时,电源岛是最有用的方法。

   尽管信号迹线不应该跨越相邻平面上的缝隙,但设计限制以及考虑成本有时也有必要这么做,尤其是电源平面的情况。如果必须布设一条信号迹线跨越有缝隙的电源平面,可以装几个小的拼接电容越过电源平面两部分之间的缝隙,在迹线的两侧各放一个电容器,如图16-6所示。这种技术在跨越缝隙时将提供高频连续性,同时在平面的两部分之间保持直流隔离。

   电容器与迹线的距离应该在0. lin以内,根据信号的频率,电容量应该在0.001~0. OIVF之间。

    图16—6用于跨越电源平面上缝隙的拼接电容为跨越缝隙的迹线的信号电流提供返回路径

        

   然而,这种解决办法并不理想,因为现在返回电流还必须通过一个导通孔、一条迹线、一个安装衬垫、一个电容器、一个安装衬垫、一条迹线,最后通过一个导通孔流到这个有缝隙平面的

另一部分。这在接地返回路径中增加大约5nH或更多附加电感(阻抗),但这比什么都不做好一些。

   5nH的电感在100MHz时有307的阻抗,在500MHz时有16Q的阻抗。这些阻抗比完整平面(无缝隙)的阻抗大几个数量级。Archambeault(2002年,76页,图5-7)绐出的数据表明:在300MHz时使用一个拼接电容器时辐射发射减少28dB,使用两个拼接电容器(迹线两侧各一个)时辐射发射减少32dB。这些结果是与用没有缝隙的完整平面时减小37dB相比较的。


    现在许多产品需要多个直流(DC)电压工作。因此,有缝隙的电源平面成了一种普遍现象。然而,必须认识到,有缝隙的平面需要布线限制以避免迹线跨越缝隙。

   解决有缝隙的电源平面产生的问题的五种可用方法如下:

   ·分割电源平面而遵守布线限制。

   ·每个直流电压使用一个独立的完整电源平面。

   ·为一个或多个电压设置“电源岛”。电源岛就是在一个或多个集成电路下面的信号层上(通常在电路板的顶层或底层)的一个小的单独的电源平面。

   ·在一个信号层上布设一些(或全部)直流电压作为迹线。

   ·最后一种方法就是在LC-04A迹线跨越缝隙平面处加拼接电容器。

   每种方法都有它的优缺点。当直流电压只用于相互邻近的~个或多个集成电路时,电源岛是最有用的方法。

   尽管信号迹线不应该跨越相邻平面上的缝隙,但设计限制以及考虑成本有时也有必要这么做,尤其是电源平面的情况。如果必须布设一条信号迹线跨越有缝隙的电源平面,可以装几个小的拼接电容越过电源平面两部分之间的缝隙,在迹线的两侧各放一个电容器,如图16-6所示。这种技术在跨越缝隙时将提供高频连续性,同时在平面的两部分之间保持直流隔离。

   电容器与迹线的距离应该在0. lin以内,根据信号的频率,电容量应该在0.001~0. OIVF之间。

    图16—6用于跨越电源平面上缝隙的拼接电容为跨越缝隙的迹线的信号电流提供返回路径

        

   然而,这种解决办法并不理想,因为现在返回电流还必须通过一个导通孔、一条迹线、一个安装衬垫、一个电容器、一个安装衬垫、一条迹线,最后通过一个导通孔流到这个有缝隙平面的

另一部分。这在接地返回路径中增加大约5nH或更多附加电感(阻抗),但这比什么都不做好一些。

   5nH的电感在100MHz时有307的阻抗,在500MHz时有16Q的阻抗。这些阻抗比完整平面(无缝隙)的阻抗大几个数量级。Archambeault(2002年,76页,图5-7)绐出的数据表明:在300MHz时使用一个拼接电容器时辐射发射减少28dB,使用两个拼接电容器(迹线两侧各一个)时辐射发射减少32dB。这些结果是与用没有缝隙的完整平面时减小37dB相比较的。


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