【摘要】：近年來,CMOS工藝技術(shù)的飛速進(jìn)步推動電子系統(tǒng)朝著高性能、低電壓、高密度、高功耗方向發(fā)展。隨著電子系統(tǒng)工作頻率不斷攀升,電源分配網(wǎng)絡(luò)(PDN)的分立與寄生效應(yīng)逐漸突出,PDN噪聲帶來更為嚴(yán)重的影響,電源完整性設(shè)計將會更具挑戰(zhàn)性。因為PDN噪聲能量的頻譜分布越來越寬,PDN對噪聲、干擾與電壓波動的免疫性越來越差,直流供電噪聲容限也不斷下降。抑制PDN噪聲已經(jīng)成為高速數(shù)字系統(tǒng)或混合信號系統(tǒng)的重大難題之一。本文首先介紹了高速電子系統(tǒng)PDN的結(jié)構(gòu)組成以及各部分的功能,在此基礎(chǔ)上,討論了中低頻時PDN中電源或地結(jié)點的寄生電感造成的同步開關(guān)噪聲(SSN)以及高頻時平面諧振以及非理想返回路徑(RPD)誘發(fā)的PDN噪聲。本文對中低頻時可有效抑制PDN噪聲的去耦電容網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法作了相對詳細(xì)的分析與討論。為實現(xiàn)PDN噪聲抑制頻帶無縫銜接,文中重點提出一種改進(jìn)的低周期的增強(qiáng)型AI-EBG,可用于抑制超寬帶地彈噪聲(GBN),實現(xiàn)了從400MHz到9.5GHz寬頻段-40dB的噪聲抑制深度,克服了傳統(tǒng)EBG結(jié)構(gòu)噪聲抑制帶寬較窄和下截止頻率較高的不足。結(jié)合去耦電容網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法與增強(qiáng)型AI-EBG結(jié)構(gòu),可以覆蓋低中頻以及高頻范圍,對PDN噪聲實現(xiàn)有效的抑制與隔離。本文同時探討了EBG應(yīng)用于高速電路抑制PDN噪聲時可能出現(xiàn)的問題,如信號完整性問題與抑制噪聲功能退化問題。在實際應(yīng)用時,當(dāng)信號走線參考不完整的EBG電源平面時,出現(xiàn)的信號完整性問題可以通過采用差分信號和改進(jìn)的嵌入式EBG設(shè)計來改善。本文分析了EBG電源平面嵌入于兩個連續(xù)完整的地平面層之間時出現(xiàn)的PDN噪聲抑制功能退化的機(jī)制,文中提出的改進(jìn)方案不僅保持了嵌入式EBG結(jié)構(gòu)的超寬帶PDN噪聲抑制特性,還保證了較好的信號質(zhì)量。
【圖文】：

第四章 增強(qiáng)型 AI-EBG 結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)的插入損耗 S21 也在該圖中顯示，作為比較參考。在這三的坐標(biāo)位置相同。與傳統(tǒng)的 AI-EBG 結(jié)構(gòu)相比，所提出的構(gòu)的噪聲抑制帶寬約為 9.1GHz，從 400MHZ 到 9.5GHz，下噪聲抑制帶寬定義為插入損耗 S21 低于-40db 的頻率范圍。-EBG 的下截止頻率由傳統(tǒng) AI-EBG 結(jié)構(gòu)的 1.9GHz 下降至 明顯降低得益于電源平面上增加的 L 形連接臂引入的電感能量譜密度分布在 1 GHz 以下頻帶，因而 EBG 結(jié)構(gòu)用于地下截止頻率比擴(kuò)展頻率帶寬及增大上截止頻率更有意義。

圖 5.1 眼圖5.1 所示的眼圖反映了由于損耗和反射造成的信號失真，導(dǎo)致了眼圖標(biāo)出了眼圖的一些重要參數(shù)：眼寬、眼高、單位間隔和抖動等。一意味著更多的電壓和時序容限(margin)，接收端數(shù)據(jù)的眼高和眼寬是的關(guān)鍵指標(biāo)。眼圖必須有足夠的眼寬以滿足接收器對建立和保持時時要有足夠的眼高以便在系統(tǒng)有多種噪聲源時仍能確保電平滿足 V求，接收器才能夠?qū)⑤斎胄盘柵袆e為正確的數(shù)字值[33]。眼圖能夠直觀地反映反射、串?dāng)_、同步開關(guān)噪聲、通道損耗以及不等幅度噪聲和時序抖動的影響。號完整性問題分析及改善方法2.1 仿真模型搭建模型如圖 5.2 所示，仿真板的疊層結(jié)構(gòu)由上往下依次為信號層、EB平面層、信號層，，一條水平方向長度為 46mm 的單端信號走線經(jīng)過參考平面由 EBG 結(jié)構(gòu)電源平面切換到地平面最后再切換至 EBG 結(jié)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN86

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本文編號：2554952