基于電磁帶隙結構的高速PCB電路中電源噪聲抑制的研究.pdf

1、隨著現代科學技術的發(fā)展，高速大規(guī)模、超大規(guī)模數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。
　　近幾年應用電磁帶隙結構（EBG）抑制電源噪聲得到了廣泛的關注，電磁帶隙結構是一種由介質、金屬或其混合體單元按周期排列所組成的陣列結構，在特定頻帶范圍內可以

2、抑制電磁波的傳播，這種禁帶抑制特性使得EBG結構具有廣闊的應用前景。本文以EBG結構理論為基礎設計了兩款新型的EBG結構，并用仿真軟件驗證了其禁帶抑制特性，同時在域內驗證了其對電源噪聲的抑制效果。
　　本文的主要工作體現如下：
　　（1）研究了電源分配網絡（PDN）的組成和各組成元件的功能，同時分析了電源噪聲產生的原因和其造成的危害，為后續(xù)采用EBG結構抑制電源噪聲提供重要的理論基礎。
　　（2）研究了EBG結構的基本

3、理論，在此基礎之上設計了兩款新型的蘑菇型EBG結構，分別是蛇形線加載的新型EBG結構和螺旋線加載的新型EBG結構。通過仿真驗證了兩種新型EBG結構的禁帶抑制特性，S21以-30dB抑制深度為標準，蛇形線加載的新型EBG結構禁帶范圍為493MHz-1176MHz，螺旋線加載的新型EBG結構的禁帶范圍為300MHz-600MHz，兩種EBG結構的下限抑制截止頻率和相同尺寸參數的傳統(tǒng)蘑菇型EBG結構相比分別下降了24％和64%，實現了EBG結

4、構的小型化。同時為了拓展抑制帶寬，以多過孔EBG結構特性理論為基礎設計了一款新型水平級聯的EBG結構，實現了在0.5GHz-5GHz頻帶范圍內其S21小于-30dB。
　　(3)S參數在頻域內驗證了EBG結構的禁帶抑制特性，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合仿真工具，通過對比分析的方法在時域內驗證了新型EBG結構對電源噪聲的抑制效果，同時也驗證了EBG結構有代替高頻去耦電容