模塊電源完整性仿真分析
來源： 發(fā)布時(shí)間：2018-06-05 14:22:32 1705 次瀏覽
對(duì)模塊電源完整性的仿真分析來說，主要是分析平面的疊層結(jié)構(gòu)是否合理，其平面的諧振是否在許可的范圍內(nèi)，通過分析供電平面之間的阻抗特性，確認(rèn)所做的諧振的處理是否滿足設(shè)計(jì)的要求。
諧振較強(qiáng)的區(qū)域的走線，其訊號(hào)相會(huì)走在一個(gè)浮動(dòng)的參考平面上，此時(shí)信號(hào)質(zhì)量會(huì)變差。若此時(shí)走線的有效長(zhǎng)度正好是諧振頻點(diǎn)的1/4時(shí)，會(huì)造成天線效應(yīng)。因諧振的仿真分析需要2個(gè)相鄰的平面，4層及以上疊層結(jié)構(gòu)的PCB才適合做諧振的仿真分析;出現(xiàn)諧振問題，可以通過改變平面的幾何結(jié)構(gòu)和通過合理的添加去耦電容，壓低供電模塊電源的目標(biāo)阻。
圖5為不加載供電平面間去耦電容時(shí)的模塊電源與地平面的諧振特性。
諧振區(qū)域顯示灰色較淺區(qū)域，諧振幅度較小，諧振的影響可以忽略不計(jì)。在諧振模式5中，在左上角和右下角呈現(xiàn)灰色較深區(qū)域，諧振幅度較大，需要對(duì)這兩塊諧振幅度較大的區(qū)域添加合適的去耦電容，消除平面之間較大的諧振。從以上諧振仿真分析的結(jié)果可以看出，需要對(duì)諧振模式3和諧振模式5進(jìn)行有效的去耦，在諧振幅度較大的區(qū)域合理的添加去耦電容，消除或減弱諧振所帶來的影響。
2.2加載去耦電容，諧振平面進(jìn)行優(yōu)化后的諧振仿真分析電容需要的公司模型，此處根據(jù)實(shí)際使用的情況，選擇AVX的電容模型，重新運(yùn)行諧振的仿真分析，如圖6所示。
諧振模式1，右側(cè)具有較大的諧振，需要在對(duì)應(yīng)的區(qū)域做去耦優(yōu)化處理。而諧振模式2、3、5、6、7、8、9的諧振區(qū)域?yàn)榫G色或淺綠，諧振幅度可以忽略不計(jì)。諧振模式4，右下側(cè)有較大的諧振模式需要做對(duì)應(yīng)的去耦處理。諧振模式10，在左下角和右上角具有較大的諧振，需要額外關(guān)注。
可以看出合理地添加去耦電容后，原先諧振模式3和諧振模式5的較大振幅的諧振已消除，但新引入了諧振模式1、諧振模式4(諧振較弱)和諧振模式10，因PCB上信號(hào)的通信頻率遠(yuǎn)低于諧振模式10的諧振頻率，因此需要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上，在諧振模式1和諧振模式4諧振較大的區(qū)域合理的添加去耦電容，消除新引入的諧振。
在諧振較大的區(qū)域合理的添加去耦電容，合理地添加去耦電容后，再在PCB中更新PCB的布局布線，重新迭代驗(yàn)證去耦的有效性。
諧振較強(qiáng)的區(qū)域的走線，其訊號(hào)相會(huì)走在一個(gè)浮動(dòng)的參考平面上，此時(shí)信號(hào)質(zhì)量會(huì)變差。若此時(shí)走線的有效長(zhǎng)度正好是諧振頻點(diǎn)的1/4時(shí)，會(huì)造成天線效應(yīng)。因諧振的仿真分析需要2個(gè)相鄰的平面，4層及以上疊層結(jié)構(gòu)的PCB才適合做諧振的仿真分析;出現(xiàn)諧振問題，可以通過改變平面的幾何結(jié)構(gòu)和通過合理的添加去耦電容，壓低供電模塊電源的目標(biāo)阻。
圖5為不加載供電平面間去耦電容時(shí)的模塊電源與地平面的諧振特性。
諧振區(qū)域顯示灰色較淺區(qū)域，諧振幅度較小，諧振的影響可以忽略不計(jì)。在諧振模式5中，在左上角和右下角呈現(xiàn)灰色較深區(qū)域，諧振幅度較大，需要對(duì)這兩塊諧振幅度較大的區(qū)域添加合適的去耦電容，消除平面之間較大的諧振。從以上諧振仿真分析的結(jié)果可以看出，需要對(duì)諧振模式3和諧振模式5進(jìn)行有效的去耦，在諧振幅度較大的區(qū)域合理的添加去耦電容，消除或減弱諧振所帶來的影響。
2.2加載去耦電容，諧振平面進(jìn)行優(yōu)化后的諧振仿真分析電容需要的公司模型，此處根據(jù)實(shí)際使用的情況，選擇AVX的電容模型，重新運(yùn)行諧振的仿真分析，如圖6所示。
諧振模式1，右側(cè)具有較大的諧振，需要在對(duì)應(yīng)的區(qū)域做去耦優(yōu)化處理。而諧振模式2、3、5、6、7、8、9的諧振區(qū)域?yàn)榫G色或淺綠，諧振幅度可以忽略不計(jì)。諧振模式4，右下側(cè)有較大的諧振模式需要做對(duì)應(yīng)的去耦處理。諧振模式10，在左下角和右上角具有較大的諧振，需要額外關(guān)注。
可以看出合理地添加去耦電容后，原先諧振模式3和諧振模式5的較大振幅的諧振已消除，但新引入了諧振模式1、諧振模式4(諧振較弱)和諧振模式10，因PCB上信號(hào)的通信頻率遠(yuǎn)低于諧振模式10的諧振頻率，因此需要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上，在諧振模式1和諧振模式4諧振較大的區(qū)域合理的添加去耦電容，消除新引入的諧振。
在諧振較大的區(qū)域合理的添加去耦電容，合理地添加去耦電容后，再在PCB中更新PCB的布局布線，重新迭代驗(yàn)證去耦的有效性。
