Tính toàn vẹn nguồn điện (PI)
Tích hợp nguồn, được gọi là PI, là để xác nhận xem điện áp và dòng điện của nguồn và đích có đáp ứng yêu cầu hay không. Tính toàn vẹn của nguồn điện vẫn là một trong những thách thức lớn nhất trong thiết kế PCB tốc độ cao.
Mức độ toàn vẹn nguồn điện bao gồm cấp độ chip, cấp độ đóng gói chip, cấp độ bảng mạch và cấp độ hệ thống. Trong số đó, tính toàn vẹn nguồn điện ở cấp độ bảng mạch phải đáp ứng ba yêu cầu sau:
1. Làm cho gợn sóng điện áp ở chân chip nhỏ hơn thông số kỹ thuật (ví dụ: sai số giữa điện áp và 1V nhỏ hơn +/-50mv);
2. Kiểm soát sự phục hồi của mặt đất (còn được gọi là SSN tiếng ồn chuyển mạch đồng bộ và SSO đầu ra chuyển mạch đồng bộ);
3, giảm nhiễu điện từ (EMI) và duy trì khả năng tương thích điện từ (EMC): mạng phân phối điện (PDN) là dây dẫn lớn nhất trên bảng mạch nên cũng là ăng-ten dễ truyền và nhận nhiễu nhất.
Vấn đề toàn vẹn nguồn điện
Vấn đề về tính toàn vẹn của nguồn điện chủ yếu là do thiết kế tụ điện tách không hợp lý, ảnh hưởng nghiêm trọng của mạch, sự phân chia không tốt của nhiều nguồn cung cấp/mặt đất, thiết kế hình thành không hợp lý và dòng điện không đồng đều. Thông qua mô phỏng tính toàn vẹn nguồn điện, những vấn đề này đã được phát hiện và sau đó các vấn đề về tính toàn vẹn nguồn điện được giải quyết bằng các phương pháp sau:
(1) bằng cách điều chỉnh độ rộng của đường cán PCB và độ dày của lớp điện môi để đáp ứng các yêu cầu về trở kháng đặc tính, điều chỉnh cấu trúc cán để đáp ứng nguyên tắc đường chảy ngược ngắn của đường tín hiệu, điều chỉnh phân đoạn nguồn điện/mặt phẳng mặt đất, tránh hiện tượng phân đoạn nhịp đường tín hiệu quan trọng;
(2) phân tích trở kháng nguồn được tiến hành đối với nguồn điện sử dụng trên PCB và tụ điện được thêm vào để kiểm soát nguồn điện dưới trở kháng mục tiêu;
(3) Ở nơi có mật độ dòng điện cao, hãy điều chỉnh vị trí của thiết bị để dòng điện đi qua một đường rộng hơn.
Phân tích toàn vẹn năng lượng
Trong phân tích tính toàn vẹn nguồn điện, các loại mô phỏng chính bao gồm phân tích sụt áp DC, phân tích tách rời và phân tích nhiễu. Phân tích sụt áp DC bao gồm phân tích các dây dẫn phức tạp và hình dạng phẳng trên PCB và có thể được sử dụng để xác định mức điện áp sẽ bị mất do điện trở của đồng.
Hiển thị biểu đồ mật độ và nhiệt độ hiện tại của “điểm nóng” trong mô phỏng đồng nhiệt PI/nhiệt
Phân tích tách thường dẫn đến những thay đổi về giá trị, loại và số lượng tụ điện được sử dụng trong PDN. Vì vậy, cần phải tính đến điện cảm và điện trở ký sinh của mô hình tụ điện.
Loại phân tích tiếng ồn có thể khác nhau. Chúng có thể bao gồm tiếng ồn từ các chân nguồn IC truyền xung quanh bảng mạch và có thể được điều khiển bằng các tụ điện tách rời. Thông qua phân tích tiếng ồn, có thể điều tra cách tiếng ồn được ghép từ lỗ này sang lỗ khác và có thể phân tích tiếng ồn chuyển mạch đồng bộ.