EBG在高速PCB电路中抑制电源噪声的研究

发布时间：2019-10-07 20:22

【摘要】：由于近些年来集成电路的快速发展以及电子产品的工作频率不停提升,在PCB电路设计中,信号完整性已经变的至关重要了。信号完整性课题主要研究物理互连对信号和电源的影响,通过对电路进行信号完整性的分析,信号在传输中遇到的噪声可以部分或彻底地得到解决。信号完整性已经成为高速电路设计中工程师们必备的基础知识。另外电源分配网络中的同时开关噪声(也叫地弹噪声)已经变成更为尖锐的问题。在上述的背景下,本论文简述了信号完整性的相关理论,主要阐述了传输线理论、反射、串扰和S参数定义。同时分别给出了减小或降低反射和串扰的一些措施。介绍了PDN设计的基本组成部分,包括稳压器,各种去耦电容器,电源/地平面和片上电源网络。随后对同时开关噪声形成机理和减小方法进行介绍。随后引出了EBG结构。由于电磁带隙结构对于抑制同步电源噪声有很明显的优势,已经引起了国内外众多学者的关注。由于EBG快速的发展,使得众多研究者已经提出多种电磁带隙结构用于抑制同时开关噪声。本文研究了蘑菇型EBG结构和平面型EBG结构的设计特点、阻带特性及等效电路的模型。同时提出了一种基于平面型EBG结构的新型结构。提出的该新型结构是在传统型的L-EBG结构的基础上,在传统的L-EBG结构的单元开了带有风车型槽的L-EBG结构。使用了HFSS 2015软件仿真模型和矢量分析仪(VNA)测量了加工的实物验证,通过新型FSV方法对比仿真与实测的相似度,得出该新型EBG结构具有从510 MHz扩展到10.35 GHz的宽带抑制能力(-40 dB)。相比于传统开槽型L-bridge EBG结构只涵盖了500 MHz到4.6 GHz的带宽,新的L-EBG结构的抑制带宽增加了5.75 GHz。低频时,通过集总参数电路模型求出了新结构的下截止频率;高频时,通过平行板谐振腔理论求出了新结构的上截止频率。另外,使用CST EM Studio软件仿真精确地计算出此结构的直流压降和直流阻抗。最后,通过时域的仿真显示该结构满足信号完整性传输特性。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN41

【参考文献】