高速電路饋電接地系統的電源完整性和電磁兼容研究.pdf

1、近幾年來,大規(guī)模集成電路迅速地向高速度和大規(guī)模方向進展.隨著硅基片地CMOS 技術地發(fā)展，芯片的尺寸和集成度大大提高，時鐘頻率已經超過1GHz，而工作電壓進一步降低，使得電子產品朝著低功耗地方向進一步發(fā)展。然而這些技術地變革使得系統的信號完整性問題日益突出。 信號完整性問題通常指信號線的互連和封裝效應。其對信號完整性的影響主要有這兩方面：其一是直接通過信號的傳輸通道；其二是通過接地線（板）、饋電線（板）、公共引線及接線腳等引起的

2、同步開關噪聲。 對于前一種研究比較成熟，對于后一種研究已經成為當前的一個研究熱點。本文主要圍繞高速PCB 饋電接地板系統中的同步開關噪聲問題而展開。在前人已有的普通的模式展開法的基礎上，引進新的方法以分析更實際的形狀和提高原有方法的效率。同時針對由同步開關噪聲引起的高速電路系統中的電磁兼容性問題也給予了分析。全文主要包括以下幾個方面的內容. 論文第二章從電磁建模入手介紹了本征模展開法并提出了反向組合法。將反向組合法應用到

3、本征模展開法中，使得本征模展開法可以用于分析帶孔的電源接地平面對的阻抗特性。為了設計一個低阻抗的饋電接地系統，首先就要得出電源/接地平面對上的阻抗特性。本征模展開法能夠有效的分析電源/接地板結構頻率特性，本論文的研究就是基于這一方法展開的。針對本征模展開法只適用于規(guī)則形狀的完整的電源接地平面對的阻抗特性分析情況，為了拓寬本征模展開法的適用范圍，本論文引入了反向組合法。把本征模展開法和反相結合法結合以后，本征模展開法就可以用來求解帶孔平面

4、對的阻抗特性。 論文第三章將Pade逼近技術應用到本征模展開法中，達到了提高計算效率的效果。本文使用的漸進波形估計法（AWE)是Pade逼近技術的一種，使用它可以避免在多個頻點上的重復計算減小計算時間。為了在整個頻率范圍內良好的逼近，減小AWE逼近范圍比較小的缺點，引用了復跳頻法(CFH)，使得在整個頻率范圍內都可以很好的逼近。為了求得電源/接地板上的時域同步開關噪聲電壓，需要求解大量頻率點上的阻抗信息，同時需要用到快速傅利葉變

5、換（FFT）和快速傅利葉反變換(IFFT)。由于每個頻點的阻抗計算過程都是一樣的，因此就存在無謂的重復計算，大大增加了計算時間。本文將AWE技術應用到本征模展開法中，將本征模展開法的阻抗看成頻率的函數，通過計算阻抗函數在某一頻率點上的阻抗值和函數在該點的多階導數值，可以很快的獲得該頻率點附近的一段頻率范圍內的精確解，避免多個頻率點上的重復計算。復跳頻技術CFH和AWE結合可以避免AWE技術不能在整個頻率范圍內有效的逼近，從而擴展AWE的