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  • 电源完整性分析应对高端PCB系统设计挑战

    印刷电路板(PCB)设计解决方案市场和技术领军企业Mentor Graphics(Mentor Graphics)宣布推出HyperLynx® PI(电源完整性)产品,满足业内高端设计者对于高性能电子产品的需求。HyperLynx PI产品不仅提供简单易学、操作便捷,又精确的分析,让团队成员能够设计可行的电源供应系统;同时缩短设计周期,减少原型生成、重复制造,也相应降低产品成本。随着当今各种高性能/高密度/高脚数集成电路的出现,传输系统的设计越来越需要工程师与布局设计人员的紧密合作,以确保能够透过众多PCB电源与接地结构,为IC提供纯净、充足的电力。配合先前推出的HyperLynx信号完整性(SI)分析和确认产品组件,Mentor Graphics目前为用户提供的高性能电子产品设计堪称业内最全面最具实用性的解决方案。“我们拥有非常高端的用户,受到高性能集成电路多重电压等级和电源要求的驱使,需要在一个单一的PCB中设计30余套电力供应结构。”Mentor Graphics副总裁兼系统设计事业部总经理Henry Potts表示。“上述结构的设计需要快速而准 确的直流压降(DC Power Drop)和电源杂讯(Power Noise)分析。拥有了精确的分析信息,电源与接地层结构和解藕电容数(de-coupling capacitor number)以及位置都可以决定,得以避免过于保守的设计和高昂的产品成本。”

    标签: PCB 电源完整性 高端

    上传时间: 2013-11-18

    上传用户:362279997

  • PCB布线原则

    PCB 布线原则连线精简原则连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,例如蛇行走线等。安全载流原则铜线的宽度应以自己所能承载的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜铂厚度)、允许温升等,下表给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系(军品标准),可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的考虑。印制导线最大允许工作电流(导线厚50um,允许温升10℃)导线宽度(Mil) 导线电流(A) 其中:K 为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;T 为最大温升,单位为℃;A 为覆铜线的截面积,单位为mil(不是mm,注意);I 为允许的最大电流,单位是A。电磁抗干扰原则电磁抗干扰原则涉及的知识点比较多,例如铜膜线的拐弯处应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能)双面板两面的导线应互相垂直、斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,减小寄生耦合等。一、 通常一个电子系统中有各种不同的地线,如数字地、逻辑地、系统地、机壳地等,地线的设计原则如下:1、 正确的单点和多点接地在低频电路中,信号的工作频率小于1MHZ,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHZ 时,如果采用一点接地,其地线的长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。2、 数字地与模拟地分开若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应尽量使它们分开。一般数字电路的抗干扰能力比较强,例如TTL 电路的噪声容限为0.4~0.6V,CMOS 电路的噪声容限为电源电压的0.3~0.45 倍,而模拟电路只要有很小的噪声就足以使其工作不正常,所以这两类电路应该分开布局布线。3、 接地线应尽量加粗若接地线用很细的线条,则接地电位会随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2~3mm 以上。4、 接地线构成闭环路只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成环路大多能提高抗噪声能力。因为环形地线可以减小接地电阻,从而减小接地电位差。二、 配置退藕电容PCB 设计的常规做法之一是在印刷板的各个关键部位配置适当的退藕电容,退藕电容的一般配置原则是:􀁺?电电源的输入端跨½10~100uf的的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采Ó100uf以以上的电解电容器抗干扰效果会更好¡���?原原则上每个集成电路芯片都应布置一¸0.01uf~`0.1uf的的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可Ã4~8个个芯片布置一¸1~10uf的的钽电容(最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用钽电容或聚碳酸酝电容)。���?对对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,ÈRA、¡ROM存存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容¡���?电电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线¡三¡过过孔设¼在高ËPCB设设计中,看似简单的过孔也往往会给电路的设计带来很大的负面效应,为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到£���?从从成本和信号质量两方面来考虑,选择合理尺寸的过孔大小。例如¶6- 10层层的内存模¿PCB设设计来说,选Ó10/20mi((钻¿焊焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使Ó8/18Mil的的过孔。在目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了(当孔的深度超过钻孔直径µ6倍倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜);对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗¡���?使使用较薄µPCB板板有利于减小过孔的两种寄生参数¡���? PCB板板上的信号走线尽量不换层,即尽量不要使用不必要的过孔¡���?电电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好¡���?在在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以ÔPCB板板上大量放置一些多余的接地过孔¡四¡降降低噪声与电磁干扰的一些经Ñ?能能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方¡?可可用串一个电阻的方法,降低控制电路上下沿跳变速率¡?尽尽量为继电器等提供某种形式的阻尼,ÈRC设设置电流阻尼¡?使使用满足系统要求的最低频率时钟¡?时时钟应尽量靠近到用该时钟的器件,石英晶体振荡器的外壳要接地¡?用用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短¡?石石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线¡?时时钟、总线、片选信号要远ÀI/O线线和接插件¡?时时钟线垂直ÓI/O线线比平行ÓI/O线线干扰小¡? I/O驱驱动电路尽量靠½PCB板板边,让其尽快离¿PC。。对进ÈPCB的的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射¡? MCU无无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源、地的端都要接,不要悬空¡?闲闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端¡?印印制板尽量使Ó45折折线而不Ó90折折线布线,以减小高频信号对外的发射与耦合¡?印印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件呀距离再远一些¡?单单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗¡?模模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟¡?对¶A/D类类器件,数字部分与模拟部分不要交叉¡?元元件引脚尽量短,去藕电容引脚尽量短¡?关关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地,高速线要短要直¡?对对噪声敏感的线不要与大电流,高速开关线并行¡?弱弱信号电路,低频电路周围不要形成电流环路¡?任任何信号都不要形成环路,如不可避免,让环路区尽量小¡?每每个集成电路有一个去藕电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容¡?用用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容做电路充放电储能电容,使用管状电容时,外壳要接地¡?对对干扰十分敏感的信号线要设置包地,可以有效地抑制串扰¡?信信号在印刷板上传输,其延迟时间不应大于所有器件的标称延迟时间¡环境效应原Ô要注意所应用的环境,例如在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等¡安全工作原Ô要保证安全工作,例如要保证两线最小间距要承受所加电压峰值,高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。组装方便、规范原则走线设计要考虑组装是否方便,例如印制板上有大面积地线和电源线区时(面积超¹500平平方毫米),应局部开窗口以方便腐蚀等。此外还要考虑组装规范设计,例如元件的焊接点用焊盘来表示,这些焊盘(包括过孔)均会自动不上阻焊油,但是如用填充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头,而又不做特别处理,(在阻焊层画出无阻焊油的区域),阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指,容易造成误解性错误£SMD器器件的引脚与大面积覆铜连接时,要进行热隔离处理,一般是做一¸Track到到铜箔,以防止受热不均造成的应力集Ö而导致虚焊£PCB上上如果有¦12或或方Ð12mm以以上的过孔时,必须做一个孔盖,以防止焊锡流出等。经济原则遵循该原则要求设计者要对加工,组装的工艺有足够的认识和了解,例È5mil的的线做腐蚀要±8mil难难,所以价格要高,过孔越小越贵等热效应原则在印制板设计时可考虑用以下几种方法:均匀分布热负载、给零件装散热器,局部或全局强迫风冷。从有利于散热的角度出发,印制板最好是直立安装,板与板的距离一般不应小Ó2c,,而且器件在印制板上的排列方式应遵循一定的规则£同一印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集³电路、电解电容等)放在冷却气流的最上(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却Æ流最下。在水平方向上,大功率器件尽量靠近印刷板的边沿布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近印刷板上方布置£以便减少这些器件在工作时对其他器件温度的影响。对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的µ部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局¡设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动的路径,合理配置器件或印制电路板。采用合理的器件排列方式,可以有效地降低印制电路的温升。此外通过降额使用,做等温处理等方法也是热设计中经常使用的手段¡

    标签: PCB 布线原则

    上传时间: 2013-11-24

    上传用户:气温达上千万的

  • 一种发动机高温差环境下的基准电压源电路

    根据汽车发动机控制芯片的工作环境,针对常见的温度失效问题,提出了一种应用在发动机控制芯片中的带隙基准电压源电路。该电路采用0.18 μm CMOS工艺,采用电流型带隙基准电压源结构,具有适应低电源电压、电源抑制比高的特点。同时还提出一种使用不同温度系数的电阻进行高阶补偿的方法,实现了较宽温度范围内的低温度系数。仿真结果表明,该带隙基准电路在-50℃~+125℃的温度范围内,实现平均输出电压误差仅5.2 ppm/℃,可用于要求极端严格的发动机温度环境。该电路电源共模抑制比最大为99 dB,可以有效缓解由发动机在不同工况下产生的电源纹波对输出参考电压的影响。

    标签: 发动机 温差 基准电压源 环境

    上传时间: 2014-01-09

    上传用户:ecooo

  • 高精度数字跟踪式压电陶瓷驱动电源设计

    设计了一种数字跟踪式复合结构的压电陶瓷驱动电源。采用数字式自适应信号源,驱动高精度运放OP07和高压大电流运放PA04组成复合式放大器,通过合理的相位补偿、保护电路设计和散热计算,实现高精度低漂移的压电陶瓷驱动。

    标签: 高精度 数字跟踪 压电陶瓷 驱动

    上传时间: 2013-10-19

    上传用户:aeiouetla

  • 电传动车辆用高功率锂离子电池性能分析研究

    为研究功率型锂离子电池性能,对某35 Ah功率型锂离子电池单体进行了充放电特性试验和分析,由此获得功率型电池在不同温度和不同倍率下的充放电特性、内阻特性和温升特性。研究结果表明,低温下电池的充放电内阻较大,充放电性能衰减显著;常温下电池的内阻较小,充放电温升较小,大电流充放电的容量稳定性好,质量比能量高,作为电传动车辆主要或辅助动力源具有良好的应用前景。

    标签: 电传 性能分析 高功率 锂离子电池

    上传时间: 2013-11-13

    上传用户:清风冷雨

  • 高精度数控直流电流源的设计与实现

    种高精度数控直流电流源的设计与实现

    标签: 高精度 数控直流 电流源

    上传时间: 2013-10-12

    上传用户:时代电子小智

  • 宽输入范围1A LED驱动器利用汽车和12V AC电源给高亮度LED供电

    LT3474 是一款支持多種電源的降壓型 1ALED 驅動器,具有一個 4V 至 36V 的寬輸入電壓範圍,並可通過編程以高達 88% 的效率來輸送 35mA 至1A 的 LED 電流

    标签: LED 12V AC电源

    上传时间: 2013-11-09

    上传用户:xhwst

  • 一种高电源抑制比的CMOS带隙基准电压源设计

    介绍一种基于CSMC0.5 μm工艺的低温漂高电源抑制比带隙基准电路。本文在原有Banba带隙基准电路的基础上,通过采用共源共栅电流镜结构和引入负反馈环路的方法,大大提高了整体电路的电源抑制比。 Spectre仿真分析结果表明:在-40~100 ℃的温度范围内,输出电压摆动仅为1.7 mV,在低频时达到100 dB以上的电源抑制比(PSRR),整个电路功耗仅仅只有30 μA。可以很好地应用在低功耗高电源抑制比的LDO芯片设计中。

    标签: CMOS 高电源抑制 带隙基准 电压源

    上传时间: 2013-10-27

    上传用户:thesk123

  • 高电压降压型转换器驱动高功率LED

    凌力爾特公司提供了一個規模龐大且不斷成長的高電壓 DC/DC 轉換器繫列,這些器件是專為驅動高功率 LED 而設計的。

    标签: LED 高电压 降压型转换器 驱动高功率

    上传时间: 2013-11-12

    上传用户:playboys0

  • 模块电源功能性参数指标及测试方法

      模块电源的电气性能是通过一系列测试来呈现的,下列为一般的功能性测试项目,详细说明如下: 电源调整率(Line Regulation) 负载调整率(Load Regulation) 综合调整率(Conmine Regulation) 输出涟波及杂讯(Ripple & Noise) 输入功率及效率(Input Power, Efficiency) 动态负载或暂态负载(Dynamic or Transient Response) 起动(Set-Up)及保持(Hold-Up)时间 常规功能(Functions)测试 1. 电源调整率   电源调整率的定义为电源供应器于输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。测试步骤如下:于待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定后,分别于低输入电压(Min),正常输入电压(Normal),及高输入电压(Max)下测量并记录其输出电压值。 电源调整率通常以一正常之固定负载(Nominal Load)下,由输入电压变化所造成其输出电压偏差率(deviation)的百分比,如下列公式所示:   [Vo(max)-Vo(min)] / Vo(normal) 2. 负载调整率   负载调整率的定义为开关电源于输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。测试步骤如下:于待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定后,测量正常负载下之输出电压值,再分别于轻载(Min)、重载(Max)负载下,测量并记录其输出电压值(分别为Vo(max)与Vo(min)),负载调整率通常以正常之固定输入电压下,由负载电流变化所造成其输出电压偏差率的百分比,如下列公式所示:   [Vo(max)-Vo(min)] / Vo(normal)    3. 综合调整率   综合调整率的定义为电源供应器于输入电压与输出负载电流变化时,提供其稳定输出电压的能力。这是电源调整率与负载调整率的综合,此项测试系为上述电源调整率与负载调整率的综合,可提供对电源供应器于改变输入电压与负载状况下更正确的性能验证。 综合调整率用下列方式表示:于输入电压与输出负载电流变化下,其输出电压之偏差量须于规定之上下限电压范围内(即输出电压之上下限绝对值以内)或某一百分比界限内。 4. 输出杂讯   输出杂讯(PARD)系指于输入电压与输出负载电流均不变的情况下,其平均直流输出电压上的周期性与随机性偏差量的电压值。输出杂讯是表示在经过稳压及滤波后的直流输出电压上所有不需要的交流和噪声部份(包含低频之50/60Hz电源倍频信号、高于20 KHz之高频切换信号及其谐波,再与其它之随机性信号所组成)),通常以mVp-p峰对峰值电压为单位来表示。   一般的开关电源的规格均以输出直流输出电压的1%以内为输出杂讯之规格,其频宽为20Hz到20MHz。电源实际工作时最恶劣的状况(如输出负载电流最大、输入电源电压最低等),若电源供应器在恶劣环境状况下,其输出直流电压加上杂讯后之输出瞬时电压,仍能够维持稳定的输出电压不超过输出高低电压界限情形,否则将可能会导致电源电压超过或低于逻辑电路(如TTL电路)之承受电源电压而误动作,进一步造成死机现象。   同时测量电路必须有良好的隔离处理及阻抗匹配,为避免导线上产生不必要的干扰、振铃和驻波,一般都采用双同轴电缆并以50Ω于其端点上,并使用差动式量测方法(可避免地回路之杂讯电流),来获得正确的测量结果。 5. 输入功率与效率   电源供应器的输入功率之定义为以下之公式:   True Power = Pav(watt) = Vrms x Arms x Power Factor 即为对一周期内其输入电压与电流乘积之积分值,需注意的是Watt≠VrmsArms而是Watt=VrmsArmsxP.F.,其中P.F.为功率因素(Power Factor),通常无功率因素校正电路电源供应器的功率因素在0.6~0.7左右,其功率因素为1~0之间。   电源供应器的效率之定义为为输出直流功率之总和与输入功率之比值。效率提供对电源供应器正确工作的验证,若效率超过规定范围,即表示设计或零件材料上有问题,效率太低时会导致散热增加而影响其使用寿命。 6. 动态负载或暂态负载   一个定电压输出的电源,于设计中具备反馈控制回路,能够将其输出电压连续不断地维持稳定的输出电压。由于实际上反馈控制回路有一定的频宽,因此限制了电源供应器对负载电流变化时的反应。若控制回路输入与输出之相移于增益(Unity Gain)为1时,超过180度,则电源供应器之输出便会呈现不稳定、失控或振荡之现象。实际上,电源供应器工作时的负载电流也是动态变化的,而不是始终维持不变(例如硬盘、软驱、CPU或RAM动作等),因此动态负载测试对电源供应器而言是极为重要的。可编程序电子负载可用来模拟电源供应器实际工作时最恶劣的负载情况,如负载电流迅速上升、下降之斜率、周期等,若电源供应器在恶劣负载状况下,仍能够维持稳定的输出电压不产生过高激(Overshoot)或过低(Undershoot)情形,否则会导致电源之输出电压超过负载组件(如TTL电路其输出瞬时电压应介于4.75V至5.25V之间,才不致引起TTL逻辑电路之误动作)之承受电源电压而误动作,进一步造成死机现象。 7. 启动时间与保持时间   启动时间为电源供应器从输入接上电源起到其输出电压上升到稳压范围内为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,启动时间为从电源开机起到输出电压达到4.75V为止的时间。   保持时间为电源供应器从输入切断电源起到其输出电压下降到稳压范围外为止的时间,以一输出为5V的电源供应器为例,保持时间为从关机起到输出电压低于4.75V为止的时间,一般值为17ms或20ms以上,以避免电力公司供电中于少了半周或一周之状况下而受影响。    8. 其它 在电源具备一些特定保护功能的前提下,还需要进行保护功能测试,如过电压保护(OVP)测试、短路保护测试、过功保护等

    标签: 模块电源 参数 指标 测试方法

    上传时间: 2013-10-22

    上传用户:zouxinwang