信号完整性系列之“PI”

硬件助手 2020-11-15 00:00

电源完整性就是要确保电源Source端及Sink端的电压及电流符合需求。设计目标是把电源噪声控制在允许的范围内,为芯片提供干净稳定的电压,并使它能够维持在一个很小的容差范围内(通常为5%以内),能实时响应负载对电流的快速变化,并能够为其他信号提供低阻抗的回流路径。

电源完整性主要分为以下四个层面:芯片层面、芯片封装层面、电路板层面及系统层面。芯片设计主要关注芯片层面和封装层面的电源完整性;板级设计主要关心电路板层面,包括电源部分的纹波、噪声、EMC等;系统设计主要关注系统层面的PI,包括电源分配系统(PDS)如何为各个印刷电路板(PCB)上各部件提供稳定的电压;如何抑制由复杂的互连结构引起的电源噪声;如何提高高速信号质量等。

本文主要介绍电路板层面的电源完整性设计,主要指标有以下几个:

  • 保证芯片电源输入引脚的电压纹波噪声满足规格要求(比如芯片电源管脚的输入电压要求1V之间的误差小于±50 mV);

  • 控制地弹(同步切换噪声SSN、同步切换输出SSO等);

  • 降低电磁干扰(EMI)并且符合电磁兼容性(EMC),PDN是电路板上最大型的导体,因此也是最容易发射及接收噪声的天线。


纹波和噪声


纹波和噪声往往被混为一谈,其实纹波和噪声是有区别的,纹波是指在电源输出的时候,电源自身开关引起的一种固定频率波动的现象,纹波一般跟电源的开关频率同步,由电容的充放电、PWM调节等产生。噪声是一个笼统的说法,包含很多种的成分,既包括底噪、电磁耦合、电源平面的谐振等,同时也包括电源自身的噪声。噪声主要是来自板上用电器件,随着用电器件内驱动、接收开关变化,电源网络上的电流也会随之变化,电流的变化也引起了电压的波动,因此这一部分的噪声占电源噪声的很大比重,其他的像电磁耦合等占的比重一般较小,但是在设计中也应该避免这些情况的发生。


在测试纹波的时候需要使用20MHz的带宽限制,目的是为了把高频的噪声去掉,位置要选择在电源输出位置,抓到真实的电源纹波。
在测试电源噪声的时候不做带宽限制,目的是最大可能获取真实情况,位置选择可不固 定,可在电源输出端,也可在用电芯片电源引脚端,但一般来说,在用电芯片引脚端测试噪声更有参考意义,这样才包含了整个PDN的噪声。
但在工程上,在对电源进行测试时,一般并不刻意地把纹波和噪声分开,测量的是纹波和噪声两者的合成干扰,用峰峰值表示。

回沟

除了纹波和噪声外,电源部分经常被忽略的一个指标就是电源的上升单调性,启动过程中,电源电压保持单调爬升非常重要,只有这样才能确保器件成功开启。一般的器件都给出了严格的电压单调上升要求,即电源电压应该连续上升至所设置的稳压值,中间不应发生跌落。如果电源不能提供足够的输出功率,则会造成跌落。上电过程电源不是线性增加,而会出现电压降低的现象,称为上电回沟。



产生回沟的主要原因是:

  • 上电时序:线性上电时,后端的电突然起来导致有回沟。

  • 芯片自身的电压倒灌。某一路电源受其他电源的影响,会导致该路出现倒灌的现象。

  • 电源负载突然增加或者变动。芯片启动过程中,负载突然启动大量电流消耗,导致电源输出功率不够造成的。

常见的一些解决方法包括:保证上电顺序,可以在DC/DC的EN管脚加上RC延时电路进行软启动。在PDN的source端和sink端都加足够的电容,用于储能蓄电,保证短时大电流的供应。


支持小编,请点在看
硬件助手 将艺术融于技术,将技术融于生活。 Art in tech, tech in life.
评论 (0)
  •   效能评估系统:量化效能、驱动决策的关键利器   效能评估系统作为一种用于量化剖析、评判以及优化系统或组织效能的专业工具,借助数学建模、数据分析、仿真模拟等一系列技术手段,全方位地对目标系统在特定任务或环境下的表现进行评估,为科学决策提供坚实依据。下面从核心功能、技术架构、应用场景及发展趋势四个关键层面展开详细介绍。   应用案例   目前,已有多个效能评估系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润效能评估系统。这些成功案例为效能评估系统的推广和应用提供了有力支持。
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-10 11:35 23浏览
  • 什么是车用高效能运算(Automotive HPC)?高温条件为何是潜在威胁?作为电动车内的关键核心组件,由于Automotive HPC(CPU)具备高频高效能运算电子组件、高速传输接口以及复杂运算处理、资源分配等诸多特性,再加上各种车辆的复杂应用情境等等条件,不难发见Automotive HPC对整个平台讯号传输实时处理、系统稳定度、耐久度、兼容性与安全性将造成多大的考验。而在各种汽车使用者情境之中,「高温条件」就是你我在日常生活中必然会面临到的一种潜在威胁。不论是长时间将车辆停放在室外的高
    百佳泰测试实验室 2025-04-10 15:09 162浏览
  •     电气间隙是指两个带电体在空气中的最短距离。导体、电介质(空气),最短距离,就是这个术语的要素了。        (图源:TI)    电气间隙是由安装类别决定的,或者更本质地说,是瞬态过电压的最大值来决定的,而不是工作电压的高低。安装类别见协议标准第007篇,瞬态过电压另见协议标准第009篇。    实际设计中怎么确定电气间隙?可以按照CAT,工作电压和绝缘等级来定。 
    电子知识打边炉 2025-04-13 18:01 54浏览
  • 背景近年来,随着国家对资源、能源有效利用率的要求越来越高,对环境保护和水处理的要求也越来越严格,因此有大量的固液分离问题需要解决。真空过滤器是是由负压形成真空过滤的固液分离机械。用过滤介质把容器分为上、下两层,利用负压,悬浮液加入上腔,在压力作用下通过过滤介质进入下腔成为滤液,悬浮液中的固体颗粒吸附在过滤介质表面形成滤饼,滤液穿过过滤介质经中心轴内部排出,达到固液分离的目的。目前市面上的过滤器多分为间歇操作和连续操作两种。间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液,连续操作的真空过滤机适于过滤含
    宏集科技 2025-04-10 13:45 164浏览
  • 由西门子(Siemens)生产的SIMATIC S7 PLC在SCADA 领域发挥着至关重要的作用。在众多行业中,SCADA 应用都需要与这些 PLC 进行通信。那么,有哪些高效可行的解决方案呢?宏集为您提供多种选择。传统方案:通过OPC服务器与西门子 PLC 间接通信SIMATIC S7系列的PLC是工业可编程控制器,能够实现对生产流程的实时SCADA监控,提供关于设备和流程状态的准确、最新数据。S7Comm(全称S7 Communication),也被称为工业以太网或Profinet,是西门
    宏集科技 2025-04-10 13:44 201浏览
  • 文/Leon编辑/侯煜‍关税大战一触即发,当地时间4月9日起,美国开始对中国进口商品征收总计104%的关税。对此,中国外交部回应道:中方绝不接受美方极限施压霸道霸凌,将继续采取坚决有力措施,维护自身正当权益。同时,中国对原产于美国的进口商品加征关税税率,由34%提高至84%。随后,美国总统特朗普在社交媒体宣布,对中国关税立刻提高至125%,并暂缓其他75个国家对等关税90天,在此期间适用于10%的税率。特朗普政府挑起关税大战的目的,实际上是寻求制造业回流至美国。据悉,特朗普政府此次宣布对全球18
    华尔街科技眼 2025-04-10 16:39 192浏览
  • 技术原理:非扫描式全局像的革新Flash激光雷达是一种纯固态激光雷达技术,其核心原理是通过面阵激光瞬时覆盖探测区域,配合高灵敏度传感器实现全局三维成像。其工作流程可分解为以下关键环节:1. 激光发射:采用二维点阵光源(如VCSEL垂直腔面发射激光器),通过光扩散器在单次脉冲中发射覆盖整个视场的面阵激光,视场角通常可达120°×75°,部分激光雷达产品可以做到120°×90°的超大视场角。不同于传统机械扫描或MEMS微振镜方案,Flash方案无需任何移动部件,直接通过电信号控制激光发射模式。2.
    robolab 2025-04-10 15:30 239浏览
  • 迈向可持续未来的征程中,可再生能源已成为全球发展的基石。在可再生能源中,太阳能以其可及性和潜力脱颖而出。光伏(PV)逆变器是太阳能系统的核心,它严重依赖先进技术将太阳能电池板的直流电转换为可用的交流电。隔离栅极驱动器就是这样一种技术,它在提高这些系统的效率、安全性和可靠性方面发挥着至关重要的作用。了解隔离栅极驱动器隔离栅极驱动器是一种专用电路,可提供驱动功率晶体管(例如MOSFET或IGBT)所需的控制信号,同时确保控制侧和电源侧之间的电气隔离。这种隔离对于维护安全性、减少电磁干扰和防止高压环境
    腾恩科技-彭工 2025-04-11 16:16 59浏览
  •   海上电磁干扰训练系统:全方位解析      海上电磁干扰训练系统,作为模拟复杂海上电磁环境、锻炼人员应对电磁干扰能力的关键技术装备,在军事、科研以及民用等诸多领域广泛应用。接下来从系统构成、功能特点、技术原理及应用场景等方面展开详细解析。   应用案例   系统软件供应可以来这里,这个首肌开始是幺伍扒,中间是幺幺叁叁,最后一个是泗柒泗泗,按照数字顺序组合就可以找到。   一、系统构成   核心组件   电磁信号模拟设备:负责生成各类复杂的电磁信号,模拟海上多样
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-10 16:45 281浏览
  • 相信很多小伙伴都用过下面这个MOS管开关电路,但是有多少小伙伴了解在MOS管开关过程中,输入电压、输出电压和MOS管上的电流都是怎么变化的?特别是输出端有大负载电容时,最大浪涌电流能到多少呢?今天小编专门写一篇文章,通过理论结合仿真的方式给大家分析下~首先建立一个电路图:假定电源电压V5=12V,内阻Rs=10毫欧;MOS管的导通与关闭由$V_6$控制;负载设定为100mF电容+$12\Omega$电阻。上升阶段当控制信号输出高电平时,$V_6$电压会逐渐上升,当电压上升到三极管$Q_3$的门槛
    龙猫讲电子 2025-04-11 23:01 54浏览
  • 行业痛点:电动车智能化催生语音交互刚需随着全球短途出行市场爆发式增长,中国电动自行车保有量已突破3.5亿辆。新国标实施推动行业向智能化、安全化转型,传统蜂鸣器报警方式因音效单一、缺乏场景适配性等问题,难以满足用户对智能交互体验的需求。WT2003HX系列语音芯片,以高性能处理器架构与灵活开发平台,为两轮电动车提供从基础报警到智能交互的全栈语音解决方案。WT2003HX芯片技术优势深度解读1. 高品质硬件性能,重塑语音交互标准搭载32位RISC处理器,主频高达120MHz,确保复杂算法流畅运行支持
    广州唯创电子 2025-04-10 09:12 263浏览
  • 华为Freebuds pro 耳机拆解 2020年双十一花了1000大洋买了华为的Freebuds pro,这个耳机的降噪效果真是杠杠的。完全听不到外边的噪音。几年后当我再次使用这款耳机的时候。发现左耳没带多久就自动断连了。后来查了小红书说耳机的电池没电了导致,需要重新配一只,华为售后不支持维修支持更换。而且配件的价格要好几百。真是欲哭无泪,还没用多久呢。后来百度了都说这个不是很好拆(没有好工具的前提下)。 虽然网上已经有很多拆解的视频和介绍了,今天我还是要拆解看看里面是怎么样的构造(暴力)。拿
    zhusx123 2025-04-12 23:20 42浏览
  • MASSAGE GUN 筋膜枪拆解 今天给车子做保养,厂家送了一个筋膜枪。产品拿在手里还是挺有分量的。标价108元。通过海鲜市场一搜索,几十元不等,而且还是爆款。不多说,我们就来看看里面用了什么料,到底值几个钱。外观篇 首先给它来个开箱照,从外观看,确实还是很精致,一点都不逊色品牌产品。 从箱中取出筋膜枪,沉甸甸的。附上产品的各方位视角 产品的全家福 我装上球头,使用了一番,还真不赖,有不同的敲击速度和根据力度调节不同的档位。拆解篇 拿出我的螺丝套装,对产品开始进行拆解,首先
    zhusx123 2025-04-13 16:52 51浏览
  • 行业变局:从机械仪表到智能交互终端的跃迁全球两轮电动车市场正经历从“功能机”向“智能机”的转型浪潮。数据显示,2024年智能电动车仪表盘渗透率已突破42%,而传统LED仪表因交互单一、扩展性差等问题,难以满足以下核心需求:适老化需求:35%中老年用户反映仪表信息辨识困难智能化缺口:78%用户期待仪表盘支持手机互联与语音交互成本敏感度:厂商需在15元以内BOM成本实现功能升级在此背景下,集成语音播报与蓝牙互联的WT2605C-32N芯片方案,以“极简设计+智能交互”重构仪表盘技术生态链。技术破局:
    广州唯创电子 2025-04-11 08:59 233浏览
  •   天空卫星健康状况监测维护管理系统:全方位解析  在航天技术迅猛发展的当下,卫星在轨运行的安全与可靠至关重要。整合多种技术,实现对卫星的实时监测、故障诊断、健康评估以及维护决策,有力保障卫星长期稳定运转。  应用案例       系统软件供应可以来这里,这个首肌开始是幺伍扒,中间是幺幺叁叁,最后一个是泗柒泗泗,按照数字顺序组合就可以找到。  一、系统架构与功能模块  数据采集层  数据处理层  智能分析层  决策支持层  二、关键技术  故障诊断技术  
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-10 15:46 182浏览
我要评论
0
1
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦