本文關(guān)鍵詞：高速電源分配網(wǎng)絡(luò)中的電磁噪聲抑制及信號(hào)完整性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文旨在研究高速電源分配網(wǎng)絡(luò)(PDN)中的同步開(kāi)關(guān)噪聲(SSN)和信號(hào)完整性(SI)。首先針對(duì)已有的電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)抑制SSN的不足,提出新型的EBG結(jié)構(gòu)來(lái)增大抑制SSN的帶寬;其次在SI方面,通過(guò)新型的加“橋”設(shè)計(jì)方法使信號(hào)的質(zhì)量得到了良好改善,同時(shí),方法還降低了EBG結(jié)構(gòu)單元之間的IR壓降(IR-Drop)。另外,所設(shè)計(jì)的EBG結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的PDN相比具有較低的電磁干擾(EMI);最后,由于PDN中大部分電路采用差分傳輸方式來(lái)解決SI、EMI問(wèn)題,本文還設(shè)計(jì)了幾款基于基片集成波導(dǎo)(SIW)結(jié)構(gòu)的差分濾波器。具體研究工作如下:SSN抑制方面:在0-8GHz的噪聲范圍內(nèi),由于電源/地板結(jié)構(gòu)固有的腔諧振模式,使得SSN可在板間傳輸,導(dǎo)致集成電路中各個(gè)模塊間的電磁耦合,而EBG結(jié)構(gòu)因其高阻面特性可在一定程度上抑制這種噪聲,但單元中仍然存在TM11和TM22諧振模式,其在所關(guān)注的噪聲頻段內(nèi),因此不能在整個(gè)噪聲頻段抑制電磁噪聲。本文針對(duì)EBG結(jié)構(gòu)的腔模場(chǎng)分布特點(diǎn),選擇模式能量最弱的地方加載金屬線可有效降低TM11模式能量在PDN中的傳播,在單元間金屬連線上加入四分之一波長(zhǎng)開(kāi)路支節(jié)諧振器使在該波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)產(chǎn)生諧振抑制TM22模式,以此來(lái)增加SSN抑制帶寬。SI提高方面:在0-8GHz帶寬內(nèi),作為信號(hào)線的參考平面的EBG結(jié)構(gòu)電源面不連續(xù),將會(huì)影響回流路徑,增加回流電感,從而嚴(yán)重影響信號(hào)的完整性。為此,本文通過(guò)在信號(hào)線旁邊加載一電感大小合適的“橋”來(lái)為信號(hào)的回流提供更短的路徑達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的。同時(shí),方法還降低了IR-Drop,保證了PDN為芯片提供“糧食”的效率。所設(shè)計(jì)的電路板樣品與參考板相比具有較低的EMI,仿真與測(cè)量結(jié)果采用特征選擇驗(yàn)證(FSV)工具進(jìn)行了驗(yàn)證,具有較好的吻合。最后,由于PDN中部分電路采用差分傳輸方式來(lái)解決SI、EMI問(wèn)題,為了抑制信號(hào)中的共模噪聲,根據(jù)奇偶模分析法和TE102腔可使共模信號(hào)短路的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了三類基于SIW的差分濾波器。另外,根據(jù)巴倫結(jié)構(gòu)的平衡端信號(hào)幅度相等相位相反的特點(diǎn)將兩個(gè)巴倫的非平衡端進(jìn)行對(duì)接實(shí)現(xiàn)了基于巴倫結(jié)構(gòu)的SIW差分濾波器。仿真結(jié)果顯示上述四類差分濾波器具有良好的差分選擇性和共模抑制能力。
【關(guān)鍵詞】：電源分配網(wǎng)絡(luò)(PDN) 同步開(kāi)關(guān)噪聲(SSN) 信號(hào)完整性(SI) 電磁帶隙(EBG) 基片集成波導(dǎo)(SIW) 差分濾波器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN86
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 電磁噪聲抑制發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1.1 加載分立元件型11
• 1.2.1.2 替換介質(zhì)型11-12
• 1.2.1.3 周期結(jié)構(gòu)型12-14
• 1.2.1.4 局部分布型14-15
• 1.2.1.5 混合EBG結(jié)構(gòu)型15-16
• 1.2.2 信號(hào)完整性發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2.1 差分傳輸結(jié)構(gòu)16
• 1.2.2.2 地增強(qiáng)線(GRT)結(jié)構(gòu)16
• 1.2.2.3 嵌入式電源面16-17
• 1.2.2.4 短路導(dǎo)線法17
• 1.2.2.5 接地諧振器17
• 1.2.2.6 局部EBG結(jié)構(gòu)17-18
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 電磁噪聲抑制分析19-31
• 2.1 PDN中SSN的諧振傳播機(jī)制--共振腔模式理論19-20
• 2.2 共面EBG結(jié)構(gòu)抑制SSN20-30
• 2.2.1 開(kāi)路支節(jié)諧振器共面EBG結(jié)構(gòu)理論分析與設(shè)計(jì)23-27
• 2.2.2 開(kāi)路支節(jié)諧振器共面EBG結(jié)構(gòu)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 信號(hào)完整性(SI)分析31-40
• 3.1 引言31
• 3.2 信號(hào)回流路徑31
• 3.3 加“橋”解決EBG結(jié)構(gòu)的信號(hào)完整性31-39
• 3.3.1 加“橋”設(shè)計(jì)方法和理論31-32
• 3.3.2 加“橋”對(duì)解決EBG結(jié)構(gòu)信號(hào)完整性的驗(yàn)證32-36
• 3.3.2.1 傳輸系數(shù)|S21|32-33
• 3.3.2.2 眼圖效果33-34
• 3.3.2.3“橋”結(jié)構(gòu)的不足和補(bǔ)償方法34-36
• 3.3.3 IR-Drop分析36-37
• 3.3.4 電磁干擾研究37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于SIW的差分濾波器40-59
• 4.1 研究背景40
• 4.2 理論分析40-46
• 4.2.1 SIW理論分析40-42
• 4.2.2 濾波器理論分析42-46
• 4.3 基于SIW的差分濾波器研究46-57
• 4.3.1 級(jí)聯(lián)-微擾型SIW差分濾波器研究46-50
• 4.3.2 折疊SIW差分濾波器研究50-51
• 4.3.3 折疊負(fù)耦合SIW差分濾波器研究51-53
• 4.3.4 基于巴倫結(jié)構(gòu)的SIW差分濾波器研究53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59
• 5.2 下一步工作展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 攻碩期間取得的研究成果68-69

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