Integridade de enerxía (PI)

A integralidade de enerxía, denominada PI, consiste en confirmar se a tensión e a corrente da fonte e destino de enerxía cumpren os requisitos. A integridade da enerxía segue sendo un dos maiores desafíos no deseño de PCB de alta velocidade.

O nivel de integridade de enerxía inclúe o nivel de chip, o nivel de empaquetado de chip, o nivel de placa de circuíto e o nivel de sistema. Entre eles, a integridade de enerxía a nivel da placa de circuíto debe cumprir os seguintes tres requisitos:

1. Fai que a onda de tensión no pin do chip sexa máis pequena que a especificación (por exemplo, o erro entre a tensión e 1 V é inferior a +/-50 mv);

2. Controla o rebote do chan (tamén coñecido como SSN de ruído de conmutación síncrona e SSO de saída de conmutación síncrona);

3, reduce a interferencia electromagnética (EMI) e mantén a compatibilidade electromagnética (EMC): a rede de distribución de enerxía (PDN) é o maior condutor da placa de circuíto, polo que tamén é a antena máis fácil de transmitir e recibir ruído.

Problema de integridade de enerxía

O problema de integridade da fonte de alimentación é causado principalmente polo deseño irrazonable do capacitor de desacoplamento, a grave influencia do circuíto, a mala segmentación da fonte de alimentación múltiple/plano de terra, o deseño non razoable de formación e a corrente desigual. A través da simulación de integridade de enerxía, atopáronse estes problemas e, a continuación, resolveuse os problemas de integridade de enerxía polos seguintes métodos:

(1) axustando o ancho da liña de laminación de PCB e o grosor da capa dieléctrica para cumprir os requisitos de impedancia característica, axustando a estrutura de laminación para cumprir o principio de camiño de retorno curto da liña de sinal, axustando a fonte de alimentación/segmentación do plano de terra, evitando o fenómeno de segmentación importante de liñas de sinal;

(2) realizouse a análise da impedancia de enerxía para a fonte de alimentación utilizada no PCB e engadiuse o capacitor para controlar a fonte de alimentación por debaixo da impedancia obxectivo;

(3) na parte con alta densidade de corrente, axuste a posición do dispositivo para que a corrente pase por un camiño máis amplo.

Análise da integridade de enerxía

Na análise da integridade da potencia, os principais tipos de simulación inclúen a análise de caída de tensión de CC, a análise de desacoplamento e a análise de ruído. A análise da caída de tensión en CC inclúe a análise de cableado complexo e formas planas na PCB e pódese usar para determinar a cantidade de tensión que se perderá debido á resistencia do cobre.

Mostra os gráficos de densidade de corrente e temperatura dos "puntos quentes" na co-simulación PI/térmica

A análise de desacoplamento normalmente provoca cambios no valor, tipo e número de capacitores utilizados no PDN. Polo tanto, é necesario incluír a inductancia parasitaria e a resistencia do modelo de capacitor.

O tipo de análise de ruído pode variar. Poden incluír ruído dos pinos de alimentación IC que se propagan ao redor da placa de circuíto e poden controlarse mediante capacitores de desacoplamento. A través da análise de ruído, é posible investigar como se acopla o ruído dun burato a outro, e é posible analizar o ruído de conmutación sincrónica.