高速電路饋電接地系統(tǒng)的電源完整性和電磁兼容研究.pdf

1、近幾年來(lái),大規(guī)模集成電路迅速地向高速度和大規(guī)模方向進(jìn)展.隨著硅基片地CMOS 技術(shù)地發(fā)展，芯片的尺寸和集成度大大提高，時(shí)鐘頻率已經(jīng)超過(guò)1GHz，而工作電壓進(jìn)一步降低，使得電子產(chǎn)品朝著低功耗地方向進(jìn)一步發(fā)展。然而這些技術(shù)地變革使得系統(tǒng)的信號(hào)完整性問(wèn)題日益突出。 信號(hào)完整性問(wèn)題通常指信號(hào)線的互連和封裝效應(yīng)。其對(duì)信號(hào)完整性的影響主要有這兩方面：其一是直接通過(guò)信號(hào)的傳輸通道；其二是通過(guò)接地線（板）、饋電線（板）、公共引線及接線腳等引起的

2、同步開(kāi)關(guān)噪聲。 對(duì)于前一種研究比較成熟，對(duì)于后一種研究已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文主要圍繞高速PCB 饋電接地板系統(tǒng)中的同步開(kāi)關(guān)噪聲問(wèn)題而展開(kāi)。在前人已有的普通的模式展開(kāi)法的基礎(chǔ)上，引進(jìn)新的方法以分析更實(shí)際的形狀和提高原有方法的效率。同時(shí)針對(duì)由同步開(kāi)關(guān)噪聲引起的高速電路系統(tǒng)中的電磁兼容性問(wèn)題也給予了分析。全文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容. 論文第二章從電磁建模入手介紹了本征模展開(kāi)法并提出了反向組合法。將反向組合法應(yīng)用到

3、本征模展開(kāi)法中，使得本征模展開(kāi)法可以用于分析帶孔的電源接地平面對(duì)的阻抗特性。為了設(shè)計(jì)一個(gè)低阻抗的饋電接地系統(tǒng)，首先就要得出電源/接地平面對(duì)上的阻抗特性。本征模展開(kāi)法能夠有效的分析電源/接地板結(jié)構(gòu)頻率特性，本論文的研究就是基于這一方法展開(kāi)的。針對(duì)本征模展開(kāi)法只適用于規(guī)則形狀的完整的電源接地平面對(duì)的阻抗特性分析情況，為了拓寬本征模展開(kāi)法的適用范圍，本論文引入了反向組合法。把本征模展開(kāi)法和反相結(jié)合法結(jié)合以后，本征模展開(kāi)法就可以用來(lái)求解帶孔平面

4、對(duì)的阻抗特性。 論文第三章將Pade逼近技術(shù)應(yīng)用到本征模展開(kāi)法中，達(dá)到了提高計(jì)算效率的效果。本文使用的漸進(jìn)波形估計(jì)法（AWE)是Pade逼近技術(shù)的一種，使用它可以避免在多個(gè)頻點(diǎn)上的重復(fù)計(jì)算減小計(jì)算時(shí)間。為了在整個(gè)頻率范圍內(nèi)良好的逼近，減小AWE逼近范圍比較小的缺點(diǎn)，引用了復(fù)跳頻法(CFH)，使得在整個(gè)頻率范圍內(nèi)都可以很好的逼近。為了求得電源/接地板上的時(shí)域同步開(kāi)關(guān)噪聲電壓，需要求解大量頻率點(diǎn)上的阻抗信息，同時(shí)需要用到快速傅利葉變

5、換（FFT）和快速傅利葉反變換(IFFT)。由于每個(gè)頻點(diǎn)的阻抗計(jì)算過(guò)程都是一樣的，因此就存在無(wú)謂的重復(fù)計(jì)算，大大增加了計(jì)算時(shí)間。本文將AWE技術(shù)應(yīng)用到本征模展開(kāi)法中，將本征模展開(kāi)法的阻抗看成頻率的函數(shù)，通過(guò)計(jì)算阻抗函數(shù)在某一頻率點(diǎn)上的阻抗值和函數(shù)在該點(diǎn)的多階導(dǎo)數(shù)值，可以很快的獲得該頻率點(diǎn)附近的一段頻率范圍內(nèi)的精確解，避免多個(gè)頻率點(diǎn)上的重復(fù)計(jì)算。復(fù)跳頻技術(shù)CFH和AWE結(jié)合可以避免AWE技術(shù)不能在整個(gè)頻率范圍內(nèi)有效的逼近，從而擴(kuò)展AWE的