高速PCB电源完整性.pdf

《现代电子技术》2009年第24期总第311期
D电源技术
高速PCB的电源完整性分析
申伟,唐万明,王杨
(重庆大学计算机学院車庆40000
摘要:随着微电子技术的不断发展,高速信号的上升沿越米越快,电源完整性乜经成为高速互迕系统设计中不可忽略
的问题。借助 Cadence公司ssPI仿真软件,対高速P(B进行电源完整性分析,可以指导并优化电源分配系统(PDS)设计,
从而在设计炌段解决电源完整性间题。根据电源完整性问题的形成机理、影响因素,阐述了高速PCB电源完整性解次办法
对电源分配系统设计具有指导作用。
关健词:电源完整性;电源分配系统;同步开关噪声;退耦电容
中图分类号:TN86
文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2009)24-213-06
Analysis of Power Integrity for Higlr speed PCB
SHFN Wei, TANG Wanming, WANGT Yang
(College of Computer Scicnce, Chongqing University, Chongqing 400030, China)
Abstract with the develop ment of micro-clectronics technolo gy, the rise cdge of higr speed signal Is more fast. Power in-
tegrity has become an pro blem which can not be neglected in design of high speed interconnection system. It can guide and opti
mize the design of Power Distribution System(PDS)by using SQ PI simulation software of Cadence Comp any, and analyse pow
cr Integrity on high-speed PCR. nd it can give solution for power integrity in the design phase. Based on the principle and in
[lucnec factors of power interation, the solution lor highspeed PCR power intcgration is st udic. This is valuable to guide the
PDS design
Keywords: powet integrity porver distribulion system; SSN; bypass capacitor
随着时钟和数据信号频率的增高和高速互连设计地不一致的现象称为地反弹( Ground Bounce);由
密度的增人,良好的电源分配成为了PCB设计的一个SSN造成芯片电源和系统电源不敏的现象称为电源
主要挑战。当大量开关同时快速切换状态、会在电源反弹( Power Bounce),所以SsN包括地反弹噪声和电
分配系统上产生:纹波噪声。这个噪声会对周围的高速源反弹噪声
设备造成干扰,有可能引发芯片的误动作,如果没有足
够稳定的电源支持,高速元件的行为将是不可预测的。
于是电源完整性的研究分析也应运而生,电源完整性分
析主要讨论和解决电源供给的稳定性问题。
电压波动的危害
(a)蛙怎也源分配系
(b)实际电薄分系统
图1电源分配系统
?于理想的电源分配系统(PDS)(见图1),传输路
径阻抗为零,在电源平面上任何一点的电位都是保持傾
在图2(a)中,赵动端发送的低电平受到地弹噪声
定并等于系统供给电床,而实际的电源分配系统由于各的影响,在低电平上会出现相位与地弹噪声相同的噪声
种噪声扰的存在,电源分配系统上的电位会有波动、波形;在图2(b)中驱动端发送的开关倍号受到地弾噪
有时甚至很严重,影啊系统的止常工作。
声的影响,导致开关信号下降沿变绥。
电源不稳定的主要表现形式就足同步开关噪声
低电平号
(SSN),是指高速开关器件状态切换时产生的瞬态交变
GIND
电流在经过回流路上存在的电感时,形成的交流压
降,所以也称为△i噪声。由于SSN造成芯片地和系统
收稿目期:200905-16
图2地弹噪卢对驱动端信号的影响
213
C7994-2070chinaAcademicoualectronicPublishingoseAighsreserved.hwww./