EMI和分层设计ppt课件

.1，电磁兼容性分层和统一设计法(2)(2012年5月版)将回报社会，感谢全国许多新老朋友，以当前最新版本的PPT免费授课。 email : bty catt Bai catt Bai ，2，当3.1/tr 600MHz频率高于600MHz时，存在于解耦电容器中的引线电感和电容器的自谐振通过限制该技术的频率范围开始使解耦电容器失效。1987年，YablonovitchE和JohnS提出了光子晶体的概念周期性光带隙结构(PhotonicBand-GapPBG)。所谓光带间隙是指特定频率范围的波不能在这种周期性结构中传播，即其结构本身存在“禁带”。将由用于改变基板有效介电常数分布的特定几何单元组成的周期阵列结构腐蚀到接地板，改变传输线的分布参数模型，同时改变具有带隙特性的恒定频段内传播模式。这个概念最初是在光学领域提出的，现在其研究范围扩大到微波波段。微波波段的带隙通常称为电磁带隙，光子晶体的引入为微波领域提供了新的研究方向。光子晶体完全依赖其自身结构，具有执行带阻滤波、抑制SSN噪声、对微波电路、微波天线等具有广泛应用前景的简单结构。光子晶体的折射率必须是空间周期函数，因此光子晶体可以根据空间维度分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。3，最新高速数字电路的同步开关噪声频带通常为100MHz到10GHz，为了有效地消除这些宽带的噪声，使用了扩展EBG结构的电阻的许多手段，大部分同步通电噪声主要来自低频带。因此，原设计的方法是减少阻塞区域的下限阻塞频率，同时保持更大的阻塞带宽。33矩形单元光栅阵列印刷电路板的配电系统，但由于PBG结构模型复杂，参数也复杂，因此实际应用受到限制。韩国学者J.I.Park等研究光子带隙结构的时候，提出了1999年缺陷接地结构，即defectedground stucture(DGS)。与带隙结构一样，缺陷接地结构可以同时具有带隙特性和慢波特性。这可以应用于抑制SSN噪声、提高天线增益和带宽、提高效率、提高q值、低通滤波器、配电装置等。与EBG结构相比，DGS结构简单，易于电磁场理论分析和等效电路建模分析，更适合于微波毫米波集成电路的实际应用。因为DGS结构仅由一个缺陷单元组成，而带隙中心频率仅由相应的缺陷单元结构确定。EBG结构是由多个单元组成的图案，带隙中心频率由多个因素(例如图案间距、对齐方式和几何结构)确定。4，活动扇形交替矩形，如图所示，构造形成带状形状DGS结构的缺陷单元，并将其应用于：以抑制SSN噪声。虚线部分是带状DGS结构。用常规光刻工艺蚀刻在接地面(或电源平面)上。DGS结构的缺陷单元有三个调整系数：风扇半径l、风扇角度和连接两个扇区的插槽宽度g。由于缺陷，电路板介质材料的介电常数分布发生了变化，微带线的有效电感和有效电容器发生了变化，由DGS组成的微带线表示电阻带特性。考虑到风扇半径l为1.5mm，风扇角度为60，插槽宽度g为0.4mm，抑制深度为-24.5dB，仿真曲线结果表明S21为18.36-33.50GHz，有效频带带宽为15.14GHz。功能区DGS结构的每个元素对电阻带性质的影响如下：1)槽宽度g变为扇区半径l为1.5mm，扇区角度为60，间隙宽度g为0.2mm，0.4mm和0.6mm，对电阻带特性的影响如下：相应的带隙中心频率分别为25.48GHz、33.50GHz和40.71GHz。随着间隙宽度g的增加，带隙中心频率相应增加。因为槽宽度g增加等于有效电容器减少。5，2)风扇半径l受槽宽度g为0.4mm、风扇角度60、风扇半径l为1mm、1.5mm和3mm的影响，受带特性的影响。相应的带隙中心频率分别为44.51GHz、33.50GHz和24.46GHz。随着风扇半径l的增加，带隙中心频率相应减少。因为风扇半径l增加等于缺陷区域增加，有效电感增加，带隙中心频率减少。3)扇区角度的影响为：扇区半径l为1.5毫米，间隙宽度g为0.4毫米，更改扇区角度时为30、60、90，阻力带特性的影响如图所示。相应的带隙中心频率分别为47.82GHz、33.50GHz和12.30GHz。随着风扇角度的增加，带隙中心频率相应减少。这是因为扇形夹角增加，缺陷区域增加，有效电感增加，频带间隙中心频率减少。图表插槽宽度g对电阻带特性的影响图表风扇半径l对电阻带特性的影响，6，摘要，可以更改l，g和以实现要求不同的频带中心频率，表中总结了不同大小的DGS频带电阻特性。不同表格大小的DGS微带电阻性质摘要(r=2.22，h=0.254mm)；风扇角度对频带性质的影响，7，2.5高速电路板设计和信号完整性目前，国内外对信号完整性(SIgnalintegrity，si)的研究还不成熟，其分析方法和实践尚未完善。基于信号完整性的PCB设计方法的关键部分是建立PCB板级信号完整性模型，这是与传统设计方法的主要区别。SI模型的正确性决定了设计的正确性，SI模型的可生成性决定了设计方法的可行性。PCB是将信号从一个芯片传输到另一个芯片的通道。PCB设计的质量直接影响信号传输性能。在高速系统中，能否处理好系统的信号互连，解决信号完整性问题是系统设计成功的关键，也是解决电源完整性、电磁兼容性和电磁干扰(EMC/EMI)问题的基础和前提。此外，所有芯片的电源必须通过PCB从电源模块获得，因此PCB必须实现稳定的配电。另外，PCB必须抑制EMI增强耐受性。这意味着PCB的SI/PI/EMC/EMI性能越来越苛刻。8，在PCB设计中，SI/PI/EMI是紧密相关且相互影响的交互。高速信号前后携带的高频组件以及电源和接地噪声产生的共同模式辐射会产生EMI辐射。高速信号通过过流交换层或电源面进行分割，导致阻抗不连续，信号重排路径不理想，从而导致PI问题。如果PCB电源或地平面固有的共振模式发生，则会发生s参数的变化，并出现SI问题。EMI的传导和辐射骚扰可能导致电源波动或信号恶化，从而导致SI/PI问题。因此，在同时调查和控制这三个方面的同时，高性能PCB系统仿真和设计的必然趋势。9，1。高速电路设计的特点高速电路设计强调了手动组件互连、PCB、IC包等对信号传播的影响(振动和反射)、信号间交互的影响(串扰)以及对外部世界的影响(电磁骚扰)。随着传输信号频率的增加，必须从电磁波的角度来看电路中传输的信号。高速电路系统在更高的时钟频率下工作，信号传输频率不是由系统的时钟频率决定的，而是由信号的上升或下降决定的。因此，导线在集合范围参数系统条件下不被视为理想导线。必须视为具有分布式参数系统条件的传输线。必须考虑信号反射的影响。反射信号和入射信号的叠加导致信号波形失真。上升或下降速度越小，发送信号的频率越高，因此这些副作用越大。10，如果系统大小为s，则tpd=Stpdo中的tr6tpd或tpdtr/6称为集合参数系统。tr 6tpd或tpdtr/6称为分布式参数系统。(注： Howard Johnson，martiningraham :高速数字设计)。11，2传输线传输线由信号路径和返回路径长度固定的两条导线组成，不再使用“地”一词。信号可以定义为电压或电流。信号始终表示信号路径和返回路径之间两个相邻点的电压差异。例如，行走线的信号传输延迟tpdtpdtr/6或tr 615tpd判断为分布参数系统，即传输线。要从电磁波的角度看电路中传输的信号。传输线不是理想的导体，都有有限的电阻，电阻的大小由传输线的长度和横截面积决定。传输线之间的介质也不能成为理想的绝缘体，泄漏电流总是存在的，可以通过单位长度传输线的泄漏传导来测量。还有电感和电容。12、13，1)传输线类型：传输线包括信号路径和返回路径。中间层的印刷线形成带状线，表面层的微带状线，两种传输特性不同。(a)微带线：PCB外部线，一条带状线和一个参考面。类型：卖场或非卖场。如果可以控制线的厚度、宽度、介质的介电常数以及与参考面的距离，则还可以控制特性阻抗。(b)带状线：在两个参考面之间的内部线。类型：卖场或非卖场。如果线路的厚度、宽度、介质的介电常数和与基准表面的距离受到控制，那么其特性阻抗也受到控制。带状线的场吸收能力也很强，对骚扰有很强的抵抗力。适合于容易发生骚扰的模拟电路的布置。(c)同轴电缆(ZC=75时传输损耗最小，30时功率最大，50 (d)双绞线(ZC=100-130 )用于线路阻抗的：时间域(TDR)，14，15，0，16，0，17，18，2)传输线参数用于在数字电路之间传输信号的路径互连。tr越小，频率越高。互连不再是简单的导线或信号线，而是由R、L、C、G组成的传输线，用于表示高频效果。(a)传输线微段等效电路模型(带dz长度的RLCG模型): rdz导体有限电阻造成的损失；gdz分离导体和地层的介质有限电导造成的损失；ldz磁场；cdz导体和层之间的电场。19、20，(b)特性阻抗Zc:线上任意点电压波和电流波的比率，即V/I=Zc。因此，ZC=(z/y)=(r JL)/(g JC)=(l/c)，21，(c)波特率v=1/(oo) (m/s)，波特率tpd=s/v(ns)，自由空间传播速度v 0=1/(oo)=3100填充特性氟r=2.1的同轴电缆，v=v 0/r=2.07108 (m/s)，单位长度传输延迟tpd 0=1/v=4.8 (ns/m)=48.3 (PSfr-4 PCB，r=4.7，带状线，v=v 0/r=1.38808 (m/s)，单位长度传输延迟tpd0=1/v=7.2(ns/m微带线部分位于空气中，因此部分位于介质中，介电常数平均值r=(1 4.7)/2=2.85，传播速度v=v 0/r=1.777108(m/s)，单位长度传输延迟tpd0=1/v=您也可以根据有效遗传常数r=(r 1)/2 (r-1)/2/1 10h/w)进行计算。、22，3)传输线效果传输线效果是指在：传输中的所有不均匀性(例如阻抗变化、直角角)产生信号的反射，反射的结果在模拟信号(正弦波)中形成驻波，对数字信号表现为上升、下降、振动和过激。这种超限一方面形成强烈的电磁干扰和对信号完整性的影响。例如，信号在不匹配传输线的两端前后反射形成铃，向上冲，向下冲。因此，必须优化拓扑，调整互连阻抗、端阻抗、PCB大小和板层参数，以满足信号完整性要求。23，24，单调，25、噪声容差、26、27、28，铃声和多跨逻辑级别阈值，29，4)传输延迟和阻抗匹配信号是从驱动部到达接收侧后从接收点传送回驱动侧的传输延迟tpd，大于1/6上升或下降时间。tr，即tpdtr/6或tr6tpd，是高速信号。反射信号在信号状态改变后到达驱动侧，如果反射信号强，嵌套波形可以改变逻辑状态。这条移动线是分布参数系统条件下的传输线。相反，如果传输延迟tpd小于1/6上升或下降时间tr，则tpdtr/6或tr6tpd是低速信号。接收侧的反射信号在信号改变状态之前到达驱动侧，嵌套波形不改变逻辑状态。此信号线不能作为传输线处理。相反，它是整体参数系统条件下的理想导线。为了信号完整性，需要减少s，进行阻抗匹配。例如，必须缩短时钟线。并尽可能保持匹配，而不改变层。30，示例：微带线位于宽度为100mil、厚度为62mil的fr-4 (r=4.7)基板上。l0=0.335h/m，c0=pf/m。有效遗传常数r=3.54。特性阻抗ZC=l0/c0=53.4。传播速度v=v 0/3.54=1.59108 m/S。传输线长度S=20cm，单向延迟tpd=s/v=20cm/1.59108 m/s=1.25ns。源为2.5V因不匹配而生成铃。31、32，5)如何判断高速信号？33，波特率v=1/(oo) (m/s)，波特率tpd=s/v(ns)，自由空间传播速度v 0=1/(oo)=3108()浮点=填满2.1的同轴电缆，V=v 0/r=2.07108 (m/s)，单位长度传输延迟tpd 0=1/v=4.8 (ns/m)=48.3 (PSfr-4 PCB，r=4.7，带状线，v=v 0/r=1.38808 (m/s)，单位长度传输延迟tpd0=1/v=7.2(ns/m微带