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​高速PCB技巧:电源分配系统的设计

2023-04-12 15:21
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电源系统是高速PCB设计的重点内容之一,尤其是随着时代发展,越来越多的电子设备及系统急需电源提供动力,保证运行无误,然而高速PCB的电源设计没那么简单,若是稍有不慎,电路板将受到一定的损坏,所以有没有技巧可以更好提升电源设计?

在高速PCB设计中,电源层遵循的原则主要分为电源层分配原则和电源层分割原则,前者包含着和地层相邻原则、通流能力原则和重要电压优先原则;后者主要有考虑到不影响到重要信号的阻抗,回流(考虑到强干扰信号【时钟】的干扰问题)。

在告诉电路板设计中最重要的考虑是电源的分配系统的设计,电源分配系统必须为低噪声的电路板上各部分的电路提供一个低噪声的电源,包括电源和地。

需要注意的是:对于交流信号,电源就是地,然后电源分配系统还必须为电路板上的信号提供一个信号回路。

同时我们也要考虑到阻抗对电源分配系统的影响,电源分配系统的理想电源阻抗是0,这样可以保证电源端的电压和负载端的电压一致,但实际的电源是具有一定的阻抗,是以电阻、电感、电容的形式表示,因此,噪声将叠加在电源,所以工程师的责任是尽可能减小电源分配网络的阻抗,同时尽量滤除噪声。而减小电源分配网络的阻抗的方法是尽量使用电源平面,设计好叠层等。

至于电路噪声的滤波,滤除噪声的有效方法是使用滤波电容,一般而言,可放置一个1uF-10uF的去偶电容在电源接入电路板处,滤除低频噪声,放置一个0.01uF-0.1uF的去耦电容在板上每一个有源器件的电源管脚处,滤除高频噪声。需要注意的是:理想电容和实际电容的区别是在于实际电容除去电容外还包括了等效串联电感和等效串联电阻。

电容的种类很多,对于不同频率和应用场合,低ESL的电容通常是由非铁磁材料制造的,容量也比较小,更大的电容对高频滤波没有更好的效果。

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