基于電磁帶隙結(jié)構(gòu)的高速PCB電路中電源噪聲抑制的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高速大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)字電子電路正朝著高邊沿上升速率、高時鐘頻率、低功耗以及低供電電壓的方向發(fā)展。這使得電源地平面之間的電源噪聲問題變得尤為嚴(yán)重，因此如何抑制電源噪聲是許多研究人員需要解決的一個難題，抑制電源噪聲對高速PCB電路的發(fā)展有著重要的意義。
　　近幾年應(yīng)用電磁帶隙結(jié)構(gòu)（EBG）抑制電源噪聲得到了廣泛的關(guān)注，電磁帶隙結(jié)構(gòu)是一種由介質(zhì)、金屬或其混合體單元按周期排列所組成的陣列結(jié)構(gòu)，在特定頻帶范圍內(nèi)可以

2、抑制電磁波的傳播，這種禁帶抑制特性使得EBG結(jié)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以EBG結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了兩款新型的EBG結(jié)構(gòu)，并用仿真軟件驗(yàn)證了其禁帶抑制特性，同時在域內(nèi)驗(yàn)證了其對電源噪聲的抑制效果。
　　本文的主要工作體現(xiàn)如下：
　?。?）研究了電源分配網(wǎng)絡(luò)（PDN）的組成和各組成元件的功能，同時分析了電源噪聲產(chǎn)生的原因和其造成的危害，為后續(xù)采用EBG結(jié)構(gòu)抑制電源噪聲提供重要的理論基礎(chǔ)。
　?。?）研究了EBG結(jié)構(gòu)的基本

3、理論，在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)了兩款新型的蘑菇型EBG結(jié)構(gòu)，分別是蛇形線加載的新型EBG結(jié)構(gòu)和螺旋線加載的新型EBG結(jié)構(gòu)。通過仿真驗(yàn)證了兩種新型EBG結(jié)構(gòu)的禁帶抑制特性，S21以-30dB抑制深度為標(biāo)準(zhǔn)，蛇形線加載的新型EBG結(jié)構(gòu)禁帶范圍為493MHz-1176MHz，螺旋線加載的新型EBG結(jié)構(gòu)的禁帶范圍為300MHz-600MHz，兩種EBG結(jié)構(gòu)的下限抑制截止頻率和相同尺寸參數(shù)的傳統(tǒng)蘑菇型EBG結(jié)構(gòu)相比分別下降了24％和64%，實(shí)現(xiàn)了EBG結(jié)

4、構(gòu)的小型化。同時為了拓展抑制帶寬，以多過孔EBG結(jié)構(gòu)特性理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一款新型水平級聯(lián)的EBG結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在0.5GHz-5GHz頻帶范圍內(nèi)其S21小于-30dB。
　　(3)S參數(shù)在頻域內(nèi)驗(yàn)證了EBG結(jié)構(gòu)的禁帶抑制特性，但是最終對于電源噪聲抑制效果的好壞都要回歸于時域信號，所以本文采用ADS中的原理圖和版圖聯(lián)合仿真工具，通過對比分析的方法在時域內(nèi)驗(yàn)證了新型EBG結(jié)構(gòu)對電源噪聲的抑制效果，同時也驗(yàn)證了EBG結(jié)構(gòu)有代替高頻去耦電容