基于一种新型EBG结构的PCB板PDN优化设计

123456aa · 发表于 2022-4-5 13:31:19

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雅宝题库解析：
随着半导体工艺的进步和电路新技术的不断涌现，电路系统向着高速度、高密度、高功耗、低电压和大电流的趋势发展。电路系统工作的电磁兼容性（EMC）和电源完整性（PI）成为高速电路发展的关键。为了支持系统越来越高的速度，保证产品的正常工作，电源分配网络系统的结构也在持续改进。当代高速电源分配系统设计除了要保证基本电源配送功能外，还要考虑到信号完整性(SI)等性能指标。而电磁带隙结构(EBG)在高速电路方面逐渐显示出独特的应用价值，极大的提高了电源分配系统的性能。本文在研究当代电源分配网络（PDN）特征与设计要求以及电磁带隙结构在抑制同步开关噪声（SSN）的有效性的基础上，提出了新型的平面电磁带隙结构——嵌入蛇形的平面电磁带隙结构。该电磁带隙结构可以抑制高速PCB电路电源分配系统中高频和超高频频段的同步开关噪声，并且相对现有的EBG结构具有中心频率低，抑制范围广，物理尺寸小三方面的优点。本文给出了该新型电磁带隙结构的详细设计过程，为其建立了场路混合模型，且将模型的传输特性仿真结果与该电磁带隙结构的表面波带隙特性进行对比，验证了结构的准确性和可靠性。基于加工出的电磁带隙结构的测试结果与仿真数据基本吻合的前提，深入探讨了加载这种电磁带隙结构的电源分配系统的优点。当信号走线通过不完整的电源平面时，会造成高速信号的返回路径不连续，因此在使用平面EBG结构抑制电源地平面间SSN的同时，会造成信号的信号完整性下降。通过仿真单端信号线和差分线在使用EBG结构时信号的传输特性和阻抗特性，可知差分走线在一定程度上可以改善信号的畸变。并在此基础上提出相应的改善信号完整性的意见和措施。文章最后提出了一种小型化的EBG结构设计方案，紧跟工业界的发展需求。全波仿真以及色散图结果与制出的板子实测结果一致，表明该结构的正确性。

基于一种新型EBG结构的PCB板PDN优化设计

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