開關(guān)噪聲抑制方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子產(chǎn)品功能不斷強(qiáng)大、復(fù)雜度不斷提升、功耗不斷減小，電子產(chǎn)品工作時(shí)鐘頻率將變得更快，供電電壓將變得更小，相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)所允許的噪聲容限、時(shí)序容限也將變得更低。大規(guī)模集成電路內(nèi)部晶體管同時(shí)開啟將產(chǎn)生陡變的瞬態(tài)電流，由陡變瞬態(tài)電流引起的同步開關(guān)噪聲將嚴(yán)重影響電源分配網(wǎng)絡(luò)。電源分配網(wǎng)絡(luò)是高速電路設(shè)計(jì)的核心，電路中所有器件都將連接到電源分配網(wǎng)絡(luò)。電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的科學(xué)與否，決定整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成敗。同步開關(guān)噪聲抑制作為電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重

2、要一環(huán)，使得在高速電路中抑制同步開關(guān)噪聲變得尤為重要。
　　過(guò)去，同步開關(guān)噪聲得到了足夠的重視，研究者提出了多種能抑制同步開關(guān)噪聲傳播的方法，其中大多數(shù)方法在有限的頻帶內(nèi)是有效的。本文的工作致力于研究在電源分配網(wǎng)絡(luò)中如何有效消除同步開關(guān)噪聲的影響。文章在信號(hào)完整性理論基礎(chǔ)上，分析電源分配網(wǎng)絡(luò)的噪聲來(lái)源，闡述同步開關(guān)噪聲形成機(jī)理，并根據(jù)其形成機(jī)理提出幾類抑制同步開關(guān)噪聲的傳統(tǒng)電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，例如增加分立去耦電容、采用差分線傳輸信號(hào)

3、、分割電源平面等，并分析這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)。近年來(lái)，出現(xiàn)了一種電磁帶隙結(jié)構(gòu)用于抑制同步開關(guān)噪聲，這種方法相比傳統(tǒng)電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有很大改進(jìn)。本文重點(diǎn)介紹電磁帶隙結(jié)構(gòu)抑制同步開關(guān)噪聲，從蘑菇型電磁帶隙結(jié)構(gòu)和共面型電磁帶隙結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)理論推導(dǎo)和軟件仿真闡述電磁帶隙結(jié)構(gòu)抑制同步開關(guān)噪聲的機(jī)理。
　　電磁帶隙結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外眾多研究者提出多種電磁帶隙結(jié)構(gòu)用于抑制同步開關(guān)噪聲。針對(duì)這些電磁帶隙結(jié)構(gòu)，本文剖析其中的優(yōu)點(diǎn)和不足，并總結(jié)前人的

4、經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性地提出了一種平面級(jí)聯(lián)型電磁帶隙結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)屬于共面型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，它由兩種不同周期的共面型結(jié)構(gòu)基本單元按照一定的規(guī)則組合而成。由于其級(jí)聯(lián)特征，新型平面級(jí)聯(lián)電磁帶隙結(jié)構(gòu)能同時(shí)繼承這兩種電磁帶隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，如果將低下截止頻率和超寬帶抑制能力的兩種電磁帶隙結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)，便能得到全頻帶抑制帶寬的電磁帶隙結(jié)構(gòu)。文章詳細(xì)的介紹平面級(jí)聯(lián)型電磁帶隙結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)仿真驗(yàn)證，在?30dB的抑制深度下，采用該結(jié)構(gòu)將具有19.6GHz的抑制帶寬和