对形成电源不稳定的本源进行简略剖析如下,主要在于两个方面:一是器材高速开关状态下,瞬态的交变电流过大;二是电流回路上存在的电感。从体现形式上来看又能够分为三类:同步开关噪声(SSN),有时被称为i噪声,地弹(Ground bounce)现象也可归于此类(图1-a);非抱负电源阻抗影响(图1-b);谐振及边际效应(图1-c)。
关于一个抱负的电源来说,其阻抗为零,在平面任何一点的电位都是坚持恒定的(等于系统供应电压),但是实践的情况并不如此,而是存在很大的噪声搅扰,甚至有或许影响系统的正常作业,见图2:
开关噪声给信号传输带来的影响更为明显,由于地引线和平面存在寄生电感,在开关电流的效果下,会形成必定的电压波动,也就是说器材的参阅地已经不再坚持零电平,这样,在驱动端(见图3-a),本来要发送的低电平会出现相应的噪声波形,相位和地上噪声相同,而关于开关信号波形来说,会由于地噪声的影响导致信号的下降沿变缓;在接纳端(见图3-b),信号的波形同样会遭到地噪声的搅扰,不过这时的搅扰波形和地噪声相位相反;别的,在一些存储性器材里,还有或许由于自身电源和地噪声的影响形成数据意外翻转(图3-c)。
早年面的图3-c咱们能够看到,电源平面其实能够看成是由很多电感和电容构成的网络,也能够看成是一个共振腔,在必定频率下,这些电容和电感会产生谐振现象,然后影响电源层的阻抗。比如一个8英寸9英寸的PCB空板,板材是一般的FR4,电源和地之间的间距为4.5Mils,跟着频率的增加,电源阻抗是不断改变的,尤其是在并联谐振效应明显的时候,电源阻抗也随之明显增加(见图4)。
除了谐振效应,电源平面和地平面的边际效应同样是电源规划中需要留意的问题,这儿说的边际效应就是指边际反射和辐射现象,也能够列入EMI讨论的领域。如果按捺了电源平面上的高频噪声,就能很好的减轻边际的电磁辐射,通常是采用添加去耦电容的办法,从图5中能够看出去耦电容在按捺边际辐射中的效果。边际效应是无法完全避免的,在规划PCB时,要尽量让信号走线远离铺铜区边际,以避免遭到太大的搅扰。